基于故障指示器的10kV系统单相接地故障选线及实验

基于故障指示器的10kV系统单相接地故障选线及实验

发表时间：2016-12-14T10:27:18.230Z 来源：《电力设备》2016年第20期作者：刘松黄正

[导读] 在日常生活中经常发生单相接地问题，虽然发生此问题时短时间内不会影响用户使用。

（国网电力科学研究院江苏南京 210061）

摘要：在电力系统中，单相接地故障是最为常见的故障。而10kv系统中通常使用的主要运行方式是小电流接地系统和小电阻接地系统。因此为了保证供电的平衡和安全，迅速准确地判断出单相接地故障并解决是非常重要的。本文主要就单相接地故障的特征、原因和危害，提出相应的处理办法。意在给变电站运行人员和检修人员提供建议，以便尽快处理解决单相接地的故障问题，确保电网的安全和可靠运行。

关键词：10kV系统；单相接地；故障危害；解决措施

前言

在日常生活中经常发生单相接地问题，虽然发生此问题时短时间内不会影响用户使用，但是只是维持一到两个小时，过后也会导致停电问题。并且在故障时期由于非故障相对地电压升高，电气设备将会发热且易老化，对电气设备也构成了威胁。因此解决接地故障问题是非常重要的。接下来笔者将从故障特性出发，分析原因和危害并提出可行的解决方法。

1 单相接地故障特性

为了能在故障发生时能及时处理并保证电路的顺利通行，了解单相接地故障的特性是非常重要的。通常情况下，当10kv配电系统发生单相接地故障时，变电站绝缘监察装置的警铃将会报警，母线接地也会出现光字牌灯亮，这是比较明显的特征。而我们使用的监察电压表也会给出相应特征，当发生故障时，接低电压的相电压会降低或者直接为零，那么两相电压便大于相电压或者直接为线电压。此时的电压表便会区别于正常时的稳定而来回摆动。同样对于电压互感器的侧高压线若出现一相断线，此时故障相压的指示不为零，但互感器开口三角处电压仍会达到一定的电压值，此时将启动继电器并发出接地信号。而当发生弧光接地时产生过电压，非故障相电压将会很高，电压表指针可能偏转至表头，最后可能烧坏电压互感器。如果电路中存在容性和感性参数的元件，或者是带有铁芯的铁磁电感元件等也可以作为故障发生时的依据，如发生故障时，易使这些元件的参数组合不匹配进而引起铁磁谐振，最后也发出了接地信号。故了解故障特征易于判断真假接地现象。也可以解决一些因为空载母线导致虚假接地现象问题，从而为工作人员减轻负担并保证工作的正常进行。

2 单相接地故障的原因和危害

2.1 单相接地故障的原因

出现单相接地故障的原因有很多，其中有包括鸟类在内的很多客观原因。例如当导线与建筑物距离过近时，遇到恶劣天气导线风力过大易于与建筑物接触而发生接地事件。类似还有很多，如导线断线落地或搭在横担上，甚至是树木通道不畅，导致树接触导线等都会引起接地故障。而自身方面导线在绝缘子中绑扎或固定不牢导致脱落到横担或地上也可引起故障。同时配电变压器高压单相和变压器台上的避雷器、熔断器等也可发生绝缘击穿或接地从而引起接地故障。更有甚者同杆架导线上层横担的拉带一端脱落搭在下排导线上也可引起接地。总之引起接地故障原因有很多，因此在电路设计时应保持四周范围不应有其他杂物干扰。

2.2 单相接地故障的危害

单相接地障碍具有很多危害。出现故障的地方会产生电弧，烧坏相应的设备特别是变电和配电设备，变电设备危害表现在电路发生单相接地故障时，母线上电压互感器检测到零序电流，产生零序电压导致电压互感器铁芯饱和，引起励磁电流增加。如果长时间运行将会烧毁电压互感器。同时出现故障的地方产生间歇性电弧，在一定条件下就会产生谐振过电压，危及变电设备的绝缘，严重时使变电设备绝缘击穿，造成重大事故。而对于配电设备故障发生后产生的谐振电压将使线路上的绝缘子绝缘击穿，造成相间短路障碍，同时烧毁部分变压器。而严重的单相接地故障，可能破坏区域电网系统稳定，造成更大事故。而当故障发生后，为了查找故障点并消除，单相接地的配电线路将停运而未发生单相接地故障的配电线路也将进行停电。这将导致大面积停电，对供电的可靠性产生巨大影响。而每年由于故障原因将少供电十几万千瓦时，影响供电企业的供电量指标和经济效益。同时出现故障时，由于配电线路接地直接或间接对大地放电也会造成较大的电能损耗，而且不管出现故障的线路落于地面还是悬于空中都容易发生点击事故，对人畜的安全造成威胁。

3 单相接地故障的处理办法

3.1 故障查找

（1）发生单相接地故障报警后，值班人员应马上检查故障母线各相相电压，如果一相接近为零，其余两相电压上升至线电压，确认发生故障。（2）检查变电所内的电气设备是否有明显的故障，如异味、异音等。若无异常，再进行线路接地的查找。（3）将母线改为分段运行，将平时并列运行的变压器改为分列运行，方便判定单相接地区域。（4）断开补偿电容器回路及空载的线路。（5）根据小电流选线装置的报警指示，对相应的负荷线路进行拉闸。对多电源线路，可以转移负荷，通过改变供电方式的方法来寻找故障点。（6）用“一拉、一合”的方式查找故障线路，当断开某线路断路器后接地现象相应消失，便可判断此路为故障线路，接下来继续对故障线路的断路器、隔离开关及电缆等设备做进一步检查。（7）确认故障线路后，在查找故障点过程中采排除法及绝缘摇测等办法相结合。如果仍然找不到故障点，可以对故障线路试送电一次。送电后若正常，则可能是其它的不明的偶然原因造成；若仍然不正常，那么继续用排除法查找故障，一直到找到并且消除故障为止。（8）查找和处置单相接地故障时，应该做好安全措施，确保人身安全。当设备接地时，若在室内不得靠近故障点4m以内，若在室外不得靠近故障点8m以内。若要进入上述区域，工作人员必须穿绝缘靴，戴绝缘手套。

3.2 故障处理

工作人员最初对10kV单相接地故障进行处理的选线方法主要采用绝缘监督装置，就是通过三相五柱式的电压互感器来对单相接地障碍发出警报，然后通过逐条的线路接线监视来判断障碍线路的所在。这种防范虽然具有高度的正确性，接线简单、投资也比较小，同时维护和操作也都比较方便。但是速度很慢，延长修复时间会对非故障线路的连续供电造成影响，缺乏供电可靠性。而目前针对寻找故障所在有了很好的方法，由于小电流系统中出现单相接地状况时，出现故障线路上电流是没有出现故障线路的零序电流总和。排除误差影响后，根