论10kV配电线路单相接地危害及预防

论10kV配电线路单相接地危害及预防

摘要：社会经济的发展以及科学技术的成熟，用户对用电质量、用电安全的要

求越来越高。各类电气设备工作在电网中，受电力系统运行状况影响较大。在

10kV配电线路在实际运行中，经常发生单相接地故障，特别是在雨季、大风和雪

等恶劣天气条件下，单相接地故障发生更是频繁，严重影响了电力系统的安全运行。本文分析了10kV配电线路单相接地原因，单相接地的危害，同时提出了有

效的预防单相接地的措施，对于提高10kV配电所安全性和供电可靠性有一定意义。

关键词：向量；10kV配电所；单相接地；原因

前言

铁路沿线的10KV配电所，是为铁路沿线的信号、通信、车站、生活用电等提供安全、可靠的供电。如果线路上发生单相接地故障，我们要及时收集数据作出

分析,以保证整个电力系统的安全运行，提升电力系统的供电稳定性和可靠性，进

而对公司铁路沿线各用电方面都有着积极作用。

一、单相接地原因分析

10kV配电所采用中性点不接地属于小电流接地系统。如果发生单相接地,接地相对地电压变为0，非接地相对地电压升√3倍变为线电压，但是三相之间的线电

压不变，保持对称。但是，单相接地不能长时间的运行，因为非故障相电压升高，对地电压升高，容易使绝缘损坏，所以必须及时处理，一般单相接地允许继续运

行2小时。

10kV配电线路发生单相接地故障后，配电所内10kV母线上的电压互感器检

测到零序电压，在开口三角形上产生零序电压，电压互感器铁芯饱和，励磁电流

增加，如果长时间运行，将烧毁电压互感器[1]。

根据以上矢量关系，中心点不接地系统发生单相接地故障后，线电压不变，

而相电压升高了√3倍，变为线电压。中性点对地电压不再为零，而为相电压，这

时三相对地电容电流之和不再为零，大地中有电流流过，其接地处电流等于其他

两相对地电容电流之和。

二、单相接地产生的原因

电力系统的短路种类主要有三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。

1.两相接地短路是指中性点不接地系统中，任意两相发生单相接地而产生的

短路；

2.两相短路是指三相供配电系统中任意两相导体间的短路；

3.三相短路是指供配电系统中三相导体间的短路。

在上述各种短路中，三相短路属于对称短路，其他短路属于不对称短路。因此，三相短路可用于对称三相电路分析，不对称短路采用对称分量法分析，即把

一组不对称的三相量分解成三组对称的正序、负序和零序分量来分析研究[2]。在

电力系统中，发生单相短路的可能性最大，发生三相短路的可能性最小，但通常

三相短路的短路电流最大，危害也最大。

本文就发生单相接地故障主要原因作如下分析：

（1）导线断线落地或搭在横担上。（2）导线在绝缘子中绑扎或固定不牢，

脱落到横担或地上。（3）导线风偏过大,与建筑物距离过近。（4）变压器高压绕

组单相绝缘击穿或接地。（5）绝缘子击穿。（6）线路上的分支熔断器绝缘击穿。

（7）同杆架设导线上层横担的拉带一端脱落，搭在下排导线上。（8）树木通道

不畅，导致树接触导线。（9）鸟害。（10）飘浮物(如塑料布、风筝等)（11）其

它偶然或不明原因

在以上诸多种原因中，导线断线、绝缘子击穿和树木短接是发生配电线路单

相接地故障最主要的原因，对近几年来单相接地故障原因统计，上述三种原因占

总故障原因的80%以上。

三、单相接地的危害

110kV及以下中性点非直接接地系统的单相接地，并不立即对设备造成损坏，也不会造成断路器掉闸。但是，发生单相接地故障一定要消除，否则，它会给电

气设备的安全构成威胁，极易发展成为其他事故，这些威胁包括：

1.单相接地电流通过铁心（如变压器的铁心）会使铁心烧坏。

2.在单相接地的故障点附近，人身（牲畜）有遭到跨步电压的危险。当导线

一相接地时，电流以接地点为圆心向外扩散，在20m以内的地面上向外扩展不同半径同心圆，则这些圆周均有不同的电位。人体（牲畜）两脚接触地面两点，该

两点之间的电压称为跨步电压。人体（牲畜）遭受跨步电压严重时会立即致命。

3.单相接地易发展成两相短路。因单相接地时，非故障对地电压升高为原来

的倍。若是弧光接地，非故障相甚至还会出现2.5～3倍的电压，尤其弧光还会使

导线周围的气体发生游离，这两种情况碰在一起，很容易造成相间短路。这对设

备和系统来说，都是破坏性的故障。

4.单相接地点的存在还会使故障设备外皮（如电缆外皮）或遮拦带电，易造

成人身触电事故。正常情况下电缆外皮或遮拦是不带电的，一旦某相接地使电缆

外皮或遮拦处于与接地相同电位，一旦人手触及电缆外皮，人脚踩在潮湿的地上，则人体要承受接地点和潮湿地该点之间的电压，一般将这种电压叫接触电压。所以，发生单相接地故障时，人体碰故障设备外皮有遭受接触电压的危险。单相接

地暴露了绝缘的薄弱环节，运行存在隐患。某处发生单相接地，是一个信号，说

明设备或系统有薄弱环节，运行不安全。如瓷瓶发生污闪，说明缺乏维护，污染

严重；电缆发生单相接地，说明电缆老化或某处受机械损伤。这些隐患的存在，

对系统运行安全存在严重威胁，应及时采取措施。

5.10kV配电线路发生单相接地故障后，配电所10kV母线上的电压互感器检测到零序电流，在开口三角形上产生零序电压，电压互感器铁芯饱和，励磁电流增加，如果长时间运行，严重时将烧毁电压互感器，造成设备损坏、大面积停电事故。

6.发生单相接地故障后，一方面要进行人工选线，对未发生单相接地故障的

配电线路要进行停电，中断正常供电，影响供电可靠性；另一方面发生单相接地

的配电线路将停运，在查找故障点和消除故障中，不能保障用户正常用电，特别

是在庄稼生长期、大风、雨、雪等恶劣气候条件，和在山区、林区等复杂地区，

以及夜间、不利于查找和消除故障，将造成长时间、大面积停电，对供电可靠性

产生较大影响。

四、单相接地的预防措施

1.对于配电线路单相接地故障，可以采取以下几种方法进行预防，以减少单

相接地故障发生。

（1）对10kV配电线路要定期进行巡视，主要巡视检查导线与树木、建筑物

的距离，电杆顶端是否有鸟窝，导线在绝缘子中的绑扎或固定是否牢固，绝缘子

固定螺栓是否松脱，横担、拉线螺栓是否松脱，拉线是否断裂或破股，导线弧垂