10KV配电线路单相接地故障分析和检测

10KV配电线路单相接地故障分析和检测包泗强电力系统可分为大电流接地系统(包括直接接地、经电抗接地和低阻接地)、小电流接地系统(包括高阻接地，消弧线圈接地和不接地)。我国3～66kV电力系统大多数采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式，即为小电流接地系统。在小电流接地系统中，单相接地是一种常见故障。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，单相接地故障更是频繁发生。黑龙江省龙沙供电局，2005年的24次异常中，单相接地故障占了7次，2006年的31次异常中，单相接地故障占8次。发生单相接地后，故障相对地电压降低，非故障两相的相电压升高，但线电压却依然对称，因而不影响对用户的连续供电，系统可运行1～2h，这也是小电流接地系统的最大优点；但是，若发生单相接地故障后电网长时间运行，会严重影响变电设备和配电网的安全经济运行。1单相接地故障的特征及检测装置1.1单相接地故障的特征中央信号:警铃响，“某千伏某段母线接地”光字牌亮，中性点经消弧线圈接地系统，还有“消弧线圈动作”光字牌亮；绝缘监察电压表指示:故障相电压降低(不完全接地)或为零(完全接地)，另两相电压升高，大于相电压(不完全接地)或等于线电压(完全接地)，稳定性接地时电压表指针无摆动，若电压表不停地摆动，则为间歇性接地；中性点经消弧线圈接地系统，装有中性点位移电压表时，可看到有一定指示(不完全接地)或指示为相电压值(完全接地时)消弧线圈的接地报警灯亮；发生弧光接地时，产生过电压，非故障相电压很高，电压互感器高压保险可能熔断，甚至可能烧坏电压互感器。1.2真假接地的判断电压互感器一相高压熔断器熔断，发出接地信号。发生接地故障时，故障相对地电压降低，另两相升高，线电压不变。而高压熔断器一相熔断时，对地电压一相降低，另两相不会升高，线电压则会降低。用变压器对空载母线充电时，断路器三相合闸不同期，三相对地电容不平衡，使中性点位移，三相电压不对称，发出接地信号。这种情况只在操作时发生，只要检查母线及连接设备无异常，即可以判定，投入一条线路或投入一台所用变压器，即可消失。系统中三相参数不对称，消弧线圈的补偿度调整不当，倒运行方式时，会发出接地信号。此情况多发生在系统中倒运行方式操作时，经汇报调度，在相互联系时，了解到可先恢复原运行方式，消弧线圈停电，调整分接开关，然后重新投入，倒运行方式；在合空载母线时，可能激发铁磁谐振过电压，发出接地信号。此情况也发生在倒闸操作时，可立即送上一条线路，破坏谐振条件，消除谐振。1.3检测装置对于绝缘监察装置，通常采用三相五柱式电压互感器加上电压继电器、信号继电器及监视仪表构成。它由五个铁芯柱组成，有一组原绕组和二组副绕组，均绕在三个中间柱上，其接线方式为Ynynd。这种接线的优点是：第一副绕组不仅能测量线电压，而且还能测相电压；第二副绕组接成开口三角形，能反映零序电压。当网络在正常情况下，第一副绕组的三相电压是对称的，开口三角形开口端理论上无电压，当网络中发生单相金属性接地时(假设A相)，网络中就出现了零序电压。网络中发生非金属性单相接地时，开口两端点间同样感应出电压，因此，当开口端达到电压继电器的动作电压时，电压继电器和信号继电器均动作，发出音响及灯光信号。值班人员根据信号和电压表指示，便可以知道发生了接地故障，并判定接地相别，然后向调度值班员汇报。但必须指出，绝缘监察装置是与母线共用的。2发生单相接地故障的原因导线断线落地或搭在横担上；导线在绝缘子中绑扎或固定不牢，脱落到横担或地上；导线因风力过大，与建筑物距离过近；配电变压器高压引下线断线；配电变压器台上的10kV避雷器或10kV熔断器绝缘击穿；配电变压器高压绕组单相绝缘击穿或接地；绝缘子击穿；线路上的分支熔断器绝缘击穿；同杆架设导线上层横担的拉线一端脱落，搭在下排导线上；线路落雷；树木短接；鸟害；飘浮物(如塑料布、树枝等)；其它偶然或不明原因。3对单相接地故障的危害和影响分析3.1对变电设备的危害10kV配电线路发生单相接地故障后，变电站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，将烧毁电压互感器。在实际运行中，近几年来，已发生变电站电压互感器烧毁情况，造成设备损坏、大面积停电事故。单相接地故障发生后，也可能产生谐振过电压。几倍于正常电压的谐振过电压，危及变电设备的绝缘，严重时使变电设备绝缘击穿，造成更大事故。3.2对配电设备的危害单相接地故障发生后，可能发生间歇性弧光接地，造成谐振过电压，产生几倍于正常电压的过电压，将进一步使线路上的绝缘子击穿，造成严重的短路事故，同时可能烧毁部分配电变压器，使线路上的避雷器、熔断器绝缘击穿、烧毁,也可能发生电气火灾事故。3.3对区域电网的危害严重的单相接地故障，可能破坏区域电网的稳定，造成更大事故。3.4对人畜危害对于导线落地这一类单相接地故障，如果配电线路未停运，对于行人和线路巡视人员(特别是夜间)，可能发生跨步电压引起的人身电击事故，也可能发生牲畜电击伤亡事故。3.5对供电可靠性的影响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。3.6对供电量的影响发生单相接地故障后，由于要查找和消除故障，必然要停运故障线路，从而将造成长时间、大面积停电，减少供电量。据不完全统计，每年由于配电线路发生的单相接地故障，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。4对单相接地故障的预防和处理办法4.1预防办法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。对配电线路定期进行巡视，主要检查导线与树木、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，导线弧垂是否过大或过小等。对配电线路上的绝缘子、分支熔断器、避雷器等设备应定期进行绝缘测试，不合格的应及时更换。对配电变压器定期进行试验，对不合格的配电变压器进行维修或更换。在农村配电线路上加装分支熔断器，缩小故障范围，减少停电面积和停电时间，有利于快速查找故障点。在配电线路上使用高一电压等级的绝缘子，提高配电网绝缘强度。4.2发生单相接地故障后的处理办法当配电线路发生单相接地后，变电所值班人员应马上作好记录，迅速报告当值调度和有关负责人员，并按当值调度员的命令寻找接地故障，当拉开某条线路的断路器，接地现象消失，便可判断它为故障线路。5新技术新设备的应用5.1小电流接地自动选线装置在变电所加装小电流接地自动选线装置，此装置能够自动选择出发生单相接地故障线路，时间短，准确率高，改变传统人工选线方法，对非故障线路减少不必要的停电，提高供电可靠性，防止故障扩大。目前，已有部分变电站加装了这套装置，取得了良好效果。在实际应用中，应注意此装置与各配出线间隔上的零序电流互感器配合使用，否则不能发挥任何作用。5.2单相接地故障检测系统在变电所的配出线出口处加装信号源，在配电线路始端、中部和各分支处，三相导线上加装单相接地故障指示器，指示故障区段。配电线路发生单相接地故障后，根据指示器的颜色变化，可快速确定故障范围，快速查到故障点。