10kV單相接地故障引起斷路器跳閘的分析

趙小紅

【摘 ?要】國家電網建設不僅是關乎人民生活質量的基礎建設，更是為我國的經濟發展鋪平了道路，電網的運行和發展關系到人民財產、企業生命安全和經濟效益，出不得半點問題。對于電網中的10kV 配電線路，一旦發生單相接地故障，將直接影響到人民生命、企業財產安全和供電企業的經濟效益?；诖?，本文主要分析了10kV單相接地故障引起斷路器跳閘。

【關鍵詞】單項接地;10 kV 電力系統;故障

引言

10 kV 配電線路經常會出現接地故障，從而使設備的安全性和經濟性受到巨大影響。因此，相關人員需要在技術和設備層面展開深入研究，以防止或減少接地故障情況的出現，進而提升系統運行的穩定性。

1中性點不接地系統

1.1優點

中性點不接地系統也被稱之為小電流接地系統，其最重要的優勢在于一旦發生單項接地的事故，對整個供電系統電壓的對稱性并不會造成實質性的影響。同時，運用這種方式，即便發生了單項接地事故，產生的電流也比較小。理想情況下，整個供電網絡還可以平穩運行大約2 h，即帶故障運行。因此，中性點不接地系統被廣泛應用于配電網點多、居民用電需求量大的區域。

1.2問題

但是，這種接地系統也存在著比較嚴重的問題。長期使用過程中，電路中絕緣設施中的薄弱環節存在被電弧擊穿的風險。這是由于非故障兩端相對的電壓在短時間內急速升高，而電壓的升高很可能會造成設備的短路，使事故進一步惡化，最終影響到整個供電網絡。如果產生了弧光接地現象，則有可能對供電設備內部元器件產生嚴重的損害，使得整個供電網絡陷入癱瘓。

1.3處理單項接地事故的選線方式

傳統選線方式中，對于常規變電站處理10 kV 單項接地事故，通常選擇絕緣監測裝置。工作原理是當發生單項接地事故時，開口的二次端會出現零序的電壓，此時利用公用線的三項五柱電壓互感器向監測中心發出接地故障的信號，信號輸送完畢后，絕緣監測裝置開始對故障線路進行排查，通過逐次排查，最終確定發生單項接地故障的線路，從而完成事故的反饋工作。

1.4中性點不接地系統的選線功能

地方電力集團架設的10 kV 電力系統以架空線與電纜混合為主。這種線存在一定的弊端，突出表現是出現單項接地故障的概率較高，整個供電系統的電容電量較小，因此選擇中性點不接地的方式較為穩妥。通常采用的是集中式的微機小電流線裝置，其工作原理是一旦小電流系統（主要指中性點不接地系統）發生了單項接地事故，發生故障的線路的零序電流等于沒有發生故障的路線的零序電流之和。

2中性點經小電阻接地系統

2.1優勢

當配電網中的電容電量較大時，需采用中性點經小電阻接地系統。當電流大的供電電路出現單項接地事故時，故障電流會非常大，單項接地事故會轉化為非常危險的相間短路事故。這是因為陜西省地方電力集團的電力網絡建設常用的是架空線與電纜混合出線方式，接地事故所產生的電弧無法自行消失，會對周圍電路上的絕緣設施產生強大的沖擊，最終燒毀絕緣裝置，并發展為相間事故。因此，一旦大電流線路發生單項接地故障，需要在第一時間對故障線路進行移除，以防事故的影響進一步擴大。如果采用中性點不接地系統，其發生故障也能保證正常運行的優點就會變為非常危險的缺點。需要采用經小電阻接地的方式，消除諧振過電壓，穩定供電網絡。

2.2作用原理以及作用

分析實際跳閘案例發現，90% 以上的跳閘事故都屬于瞬時故障，對出現故障的線路進行檢查并沒有發現明顯的故障點，因此可以考慮采用三相一次重合閘功能。此功能可以大大提高電力供應的連續性，在處理瞬時故障方面具有很大的優勢。采取三相一次重合閘功能時，需注意以下三點。首先，為了確保10 kV 饋電線路的主變線圈和斷路器不受破壞，需要設置電流速斷保護，考慮到10 kV 饋電線的實際情況，可以采用閉鎖重合閘作為電流速斷保護的主要方式。

觀察10 kV 中性點經過16 Ω 電阻接地的運行情況后，對于電力系統新建站的10 kV 電路保護重合閘簡化方面又提出了新的要求。首先，對于不經電流閉鎖啟動重合閘，可以考慮采用經常使用的“不對應啟動重合閘”方式，利用其簡單安全的特點保證電力供應的持續性。其次，對于經電流閉鎖啟動重合閘，其電流值的控制應該根據具體情況進行不同操作。如果動作電流大于額定流值，需要保護不重合;如果動作電流小于額定流值，應該進行重合。最后，在重合閘功能投退時需要增設硬壓板，使工作人員能夠更加方便、快速地進行重合閘的投退工作。

3單相接地故障預防方法

3.1加強配電線路檢查

為了加強對配電線路的檢測，盡可能從根本上避免接地故障的發生。在實際供電過程中，要派有關人員定期對配電線路的損壞情況進行檢查，檢查建筑物、樹木等隱患進行消除。例如導線是否固定或捆綁牢固，桿頂是否有鳥巢，拉緊螺栓和橫擔是否松動，絕緣子固定螺栓是否松動，電纜是否斷裂，導線垂度是否過小或太大了。如果發現可能導致單相接地故障的因素，應及時采取措施防止故障發生。

3.2分線、分路、開關安裝

配電線路上的分段、分路、開關安裝，不僅能在接地故障發生后有序地進行故障排除，不僅能縮減故障區間，減少故障排除時間，而且降低故障排除人員的工作強度，提高了工作效率，有效減少停電檢修時間，更好地保證用戶用電的順利進行，減小因為停電帶來的不必要的損失。

3.3選擇絕緣性更好的絕緣體

在條件允許的情況下，根據實際情況更換配電線路的絕緣體，采用絕緣性能更好的絕緣體能有效提高配電網本身的絕緣強度，降低單相接地的概率。

3.4應用新技術和新設備

為防止電網10kV 配電線路在運行中單相接地故障，可采用以下新技術和新設備。

（1）安裝小電流接地自動選線裝置。小電流接地自動選線裝置能自動選擇引起單相接地故障的線路。該裝置不僅選線精度高，所需時間短，減少了不接地的概率，而且能防止故障擴大，提高供電的實際可靠性。在使用過程中，應注意零序電流互感器與本裝置的配合使用，使其發揮應有的作用。

（2）安裝單相接地故障檢測系統。在配電插座出口處安裝信號源，在配電線路起、中、支線上安裝單相接地故障指示燈，指示故障區段。當配電線路發生單相接地故障時，可根據指示燈上的顏色變化來確定故障范圍，以便快速找到故障位置。

（3）變電所、配電線路使用的原金屬氧化物避雷器和FS-10 閥式避雷器均由防爆型自動斷線過電壓保護裝置替代。該裝置在進行過電壓保護時具有良好的放電效果，能有效降低絕緣子擊穿的概率，多次雷擊后電網仍能穩定運行。此外，在長期運行中經常發生的雷擊破壞和雷電銳化時，隔離裝置能可靠地隔離，從而避免了配電線路永久性接地故障、人身安全、設備安全等問題。

結束語

我國城市化進程的不斷加快一方面為城市的發展提供了源源不斷的動力，另一方面也對城市供電網絡的穩定運行提出了嚴峻的考驗。特別是在發生單項接地事故時，易造成跳閘現象，影響正常用電。

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（作者單位：國家能源集團神東煤炭集團供電中心）