10kV配电线路人工三相短路接地试验

0引言

在电力线路中工作安全技术措施有很多，但由于存在不规范的配电网规划、设计和建设以及不完善的继电保护和自动装置等问题，同时各类操作人员安全意识不高，故实际操作过程中存在的风险较多［1－2］。本文将通过10kV配电线路人工三相短路接地试验，说明在10kV停电配电线路工作的情况下，若工作过程中电源侧意外来电，在工作地段相邻电源侧杆塔可靠和不可靠装设三相短路接地线后，工作人员是否存在触电危险的问题。也就是说，对工作人员在工作过程中遇到意外来电情况的风险，可以通过线路中的相间电压、相对地电压和跨步电压3项参数的测试分析来进行评估。

1试验方案

1.1试验地点和内容

合理选择试验线路和变电站，应该充分考虑试验过程中的敏感性、代表性、安全性等因素。在实际条件允许的范围内，应考虑尽可能多的试验条件，测试线路为某供电局110kV变电站10kV线，其中，10kV线3号杆为测量地点。三相短路接地线一组是在110kV变电站10kV长坡线3号杆靠电源侧，也就是杆测量点外1m处进行安装。在送电前，对10kV线2号杆（电源侧）新装单相隔离刀闸进行拉开、合上操作，送电操作是通过变电站10kV长坡线070断路器完成的。在可靠安装三相短路接地线时模拟线路三相、两相和单相来电，可以对10kV 线3号杆处三相线路相间电压、相对地电压和杆塔接地点周围的跨步电压进行相关测量。在短路线不接地、线路三相合闸时，即可靠安装三相短路线的情况下，可以对三相线路相间电压、相对地电压和杆塔接地点周围的跨步电压进行有效测量。

1.2测试方法

Genesis数字波形记录仪、分压器（Tektronix P6015x高压探头）可以对线路对地电压进行测量和记录；10kV长坡线070断路器柜便携式故障录波仪，以及110kV变电站2号主变低压侧进线电流互感器可以对线路短路电流进行测量和相应的记录；接地桩为本次试验用的临时接地体，这是因为线路杆塔无固定接地引下线及接地装置，其中实测接地电阻为2.7Ω（≤30Ω），间距为0.8m的人体跨步通过3根接地桩来模拟。

2降低试验风险的措施

（1）重新校核110kV变电站全站保护及自动装置定值，按照三相接地短路、三相不接地短路、两相接地短路的短路电流及单相接地电流计算相关问题，重新设定相关数据，确保故障在发生接地后在预订时间内迅速切除。（2）在试验前，全面检查相关设备，包括一、二次设备，10kV变电站与试验有关的断路器，10kV线1～7号杆的相关测试以及传动试验，确保可靠投入及正确动作（二次设备）。（3）重要用户落实防范措施，安排好试验期间的供电应急预案，同时保证用户供电，发电车现场待命，尽量避免供用电纠纷。（4）测试前准备好详细的试验方案，以及相关系统现场事故安全措施的应急预案，配置好相关的抢修物品和设备工具，以应对可能出现的故障及设备伤亡事故。

3试验数据分析

3.1三相短路接地、三相合闸

三相电流波形发生严重畸变，可以通过合闸母线电压、电流波形，还有三相短路接地、三相合闸情况看出。造成这种情况的原因往往是电流互感器铁芯饱和。所以，电源及配电线路三相阻抗不对称，即三相电流互感器参数存在一定的差异，从而就会造成三相电流不平衡。有上千伏的高频电压脉冲在三相线对地合闸、分闸时出现，这可以从接地点处线路对地电压波形在三相短路接地、三相合闸情况下看出，这是干扰脉冲情况，由磁场突变引起。由于高频分量（1kHz左右）在整个过程中都存在，因此干扰性好就可以认为是存在高频分量。在合分闸瞬间较高的脉冲电压，可以从测试数据波形看出，合分闸时的电压脉冲波形一致于其展开波形，这样就可以认为是感应干扰。测试电压值小于1V，在合闸后的相对稳定过程中可以看出。

3.2三相短路不接地、三相合闸

电流互感器铁芯饱和是由于短路电流而形成，这样会使三相电流发生严重畸变，可以从合闸母线电压、电流波形在三相短路不接地、三相合闸的情况下看出。所以，电源及配电线路三相阻抗不对称，再加上相关的三相电流互感器参数有所不同，就造成了三相电流不平衡。短路电流造成磁场突变引起上千伏的脉冲，这在三相短路不接地、三相合闸的情况下，短路点处线路对地电压波形可以得出。在这种干扰脉冲中，工频分量与高频分量叠加形成波形，干扰信号为前面的高频分量。合闸后零序电压是由于线路三相参数不对称造成，这样在分闸的情况下，电荷通过线路电容、电感、电阻形成阻尼衰减放电，衰减一般按照放电指数进行，在感应电压波形上进行叠加，衰减过程持续时间为500ms，指数衰减分量起始幅值约600V。带电线路在该线路周围，不接地的试验线路，合闸前、分闸后有感应工频电压分量约为128V。由此可知，合闸后接地点处三相线路对地电压稳态值的最小值为105.2V，可以通过线路三相短路三相合闸后短路点处线路电压值得到。另外，从测试数据的波形可以看出，合分闸瞬间出现较高的脉冲电压，电压脉冲波形在合分闸时和其展开波形是一致的，这样就可以认定为是感应干扰。从合闸后的相对稳定过程得到，测试电压值小于1V。

3.3三相短路接地、两相合闸

接地点处线路对地电压波形，在三相

10kV配电线路人工三相短路接地试验探析

杨跃平彭家从

（宁波市宁海县供电局，浙江宁波315600）

摘要：对10kV配电线路人工三相短路接地试验的相关问题进行了分析，重点讨论了在突然三相来电、两相来电和单相来电的情况下，对线路相间电压、相对地电压和跨步电压等进行的测试。试验结果可用来评估人体安全风险。

关键词：三相短路接地；试验分析；安全措施；配电线路；线路电压

（下转第141页）

短路接地、两相合闸情况下，上千伏的电压脉冲会产生，这也是一种干扰脉冲，是由短路电流造成磁场突变而引起的。另外，电流互感器铁芯饱和短路电流形成，会使三相电流发生严重畸变，可以从合闸母线电压、电流波形在三相短路不接地、三相合闸的情况下看出。3.4

三相短路接地、单相合闸

对于中性点非有效接地的10kV 系统来说，没有电流回路，则没有三相电流，同样，三相电流在故障录波器中都为0。上千伏的电压脉冲在三相线对地合闸的情况下，由接地点处线路对地电压波形可以得到。同样，没有电压在合闸后线路接地点测量得到，也没有明显的电压在开关分闸时波形记录中。合分闸瞬间出现较高的脉冲电压，在测试数据的波形中可以看出。另外，通过展开波形与合分闸时电压脉冲波形的一致性，可以判定为感应干扰。同时，在合闸后的相对稳定过程中测试电压值小于2V 。

4结语

（1）在电力配电网线路中突然来电的情况下，测试跨步电

压在线路短路接地点的数值远低于安全要求值，这对于地面工作人员来说是安全的。

（2）在短路电流小于8kA ，杆塔接地电阻满足要求的情况下，三相来电、故障切除时间不大于10s 的两相来电线路，以及单相突然来电，工作人员因线路意外而遭受伤害的风险也比较低。（3）在不接地线路装设三相短路线的情况下，考虑到线路三相参数不一致的情况，起始值较大的阻尼衰减放电容易形成，并且具有较长时间的衰减放电时间。不同幅值的感应电压因线路不接地而可能存在，这时线路上有超过人体安全电压值的电压。在这种情况下，工作人员受到线路意外来电伤害的风险比较高。

［参考文献］

［１］王钢，陶家琪，徐兴伟，等．东北电网５００ｋＶ人工三相接地短

路试验总结［Ｊ］．电网技术，２００７（４）［２］ＧＢ／Ｔ３８０５—２００８

特低电压（ＥＬＶ）限值［Ｓ］

收稿日期：2012－08－22

作者简介：杨跃平（1979—），男，浙江庆元人，工程师，长期从

事电力行业工作。

即1.81μs 。校准测量采用图4所示的数学计算模型来计算。

根据图4模型，有下面公式：REGX ／Time ＝（Cal 2－Cal 1）／（2T ref

－T ref ），则校准时间测量值：Time ＝REGX ×T ref ／（Cal 2－Cal 1）。

2基于TDC －GP2的时间间隔测量模块硬件电路设计

图5是基于TDC －GP2的时间间隔测量模块硬件外围电路

原理图，在TDC －GP2的应用中需要2个石英晶振，4MHz 和32.768kHz ，分别以图5所示方式接入电路中。

由于门电路延时受温度和电压的影响，因此4MHz 晶振是为了校准而设置的一个基准。当使用陶瓷晶振时，由于其频率的误差非常大，所以需要在测量时用32.768kHz 的晶振对高速晶振进行校准。

若选用温度稳定性非常高的石英晶振，在测量时就不用对高速晶振进行校准，因为这种晶振能够完全满足系统测量的要求。该系统使用C8051F340单片机作为系统控制器。其中EN_Start 、EN_Stop1分别为TDC －GP2的Start 、Stop1的使能控制端，连接至C8051F340的I ／O 口

（图5）。INTN 为TDC －GP2的中断信号输出，RSTN 为TDC －GP2的复位信号输入。TDC －GP2的SPI 口（图5中SSN 、SCK 、SI 、SO 端）与C8051F340的I ／O 口直接相连，进行数据通信。在本系统中，Start 信号是由单片机I ／O 口产生，

并用来触发TDC －GP2的启动测量。3结语

本文主要研究了磁致伸缩位移传感器的测量原理，比较分

析各种时间测量的优缺点，最终确定了基于TDC －GP2芯片的时间测量方案。

提出了利用TDC －GP2芯片进行硬件电路设计的方法，如果合理设置该芯片，就可以实现所需要的软件功能。

［参考文献］

［１］肖亮，陶学恒．磁致伸缩液位仪的应

用研究［Ｊ］．机电产品开发与创新，

２００５（５）

［２］江小霞，钟荣龙，卢长耿．磁致伸缩位移

传感器的应用［Ｊ］．传感器技术，２００３（１）

收稿日期：2012－08－31

作者简介：马小燕（1981—），女，江苏

姜堰人，讲师，研究方向：电气自动化。

图4TDC －GP2数据校准数学模型

Cal 2

计数测量值

单位时间值

Cal 1

REGX T ref Time 2T ref

GND 470pF

C 210M Ω470pF GND

GND

C 1VCC XT01

R 1460.8kHz C8051F340P0.6P0.7VDD GND

P2.2

P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7P3.0P3.1P3.2P3.3

TDC －GP2INTN

SSN SCK SI SO RSTN EN_Stop1

Stop1Start EN_Start

XIN XOUT Vio GND Fire_In Clk32_IN Clk32_OUT C 3

GND

GND

C 4

C 5

GND R 2

VCC

R 3

10pF

10pF GND

10pF C 6

GND

10pF

10M Ω

R 5R 4

22ohm 4MHz

XT02150k Ω100k Ω

32.768kHz

XT03

2

1

2

1

2

1