單相接地故障在配電線路運(yùn)行中應(yīng)如何處理

吳浩東

蘇州供電局，江蘇 蘇州 215004

0 引言

10kV配電線路是電力輸送的終端，在實(shí)際運(yùn)行中，由于電壓等級(jí)較低，對(duì)地電容較小，因此屬于小接地電流系統(tǒng)。當(dāng)小接地電流系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，由于沒有直接構(gòu)成回路，接地電容電流比負(fù)載電流小得多，而且系統(tǒng)線電壓仍然保持對(duì)稱，影響對(duì)用戶的供電。因此，規(guī)程規(guī)定允許10kV線路單相接地繼續(xù)運(yùn)行不超過2h。但是由于非故障相對(duì)地電壓的升高，對(duì)絕緣造成威脅，嚴(yán)重影響了變電設(shè)備和配電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，往往在出現(xiàn)單相接地故障時(shí)就讓線路停止運(yùn)行。同時(shí)配電線路點(diǎn)多、面廣、線長，走徑復(fù)雜，設(shè)備質(zhì)量參差不齊，配電線路一般由架空線路、電纜線路與配電室混合組成，而且又直接面對(duì)用戶端，供用電情況復(fù)雜，線路一旦發(fā)生單相接地，故障點(diǎn)往往比較難找。尤其是在雨季、大風(fēng)和雪等惡劣天氣條件下，單相接地故障更是頻繁發(fā)生。

1 單相接地故障的特征及檢測裝置

1.1 單相接地故障的特征

變電所信號(hào)：警鈴響，“某千伏某段母線接地”光字牌亮，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，還有“消弧線圈動(dòng)作”光字牌亮；絕緣監(jiān)察電壓表指示：故障相電壓降低（不完全接地）或?yàn)榱悖ㄍ耆拥兀韮上嚯妷荷?，大于相電壓（不完全接地）或等于線電壓（完全接地），穩(wěn)定性接地時(shí)電壓表指針無擺動(dòng)，若電壓表不停地?cái)[動(dòng)，則為間歇性接地;中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，裝有中性點(diǎn)位移電壓表時(shí)，可看到有一定指示（不完全接地）或指示為相電壓值（完全接地時(shí)）消弧線圈的接地報(bào)警燈亮。

1.2 單相接地故障檢測

由于某種原因?qū)е?0kV配電線路發(fā)生單相接地故障后，通過變電所10kV母線上運(yùn)行的電壓互感器， 10kV母線絕緣監(jiān)察裝置檢測到接地故障并發(fā)出接地信號(hào)，提示值班員進(jìn)行處理，經(jīng)過選線，最終確定發(fā)生單相接地故障的相別和配電線路，停運(yùn)該配電線路，通知運(yùn)行維護(hù)單位，由運(yùn)行維護(hù)單位的運(yùn)行維護(hù)人員負(fù)責(zé)查找并處理故障。

2 單相接地故障發(fā)生的原因

10kV配電線路在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)生單相接地故障的主要原因有裸導(dǎo)線在絕緣子上綁扎或固定不牢脫落到橫擔(dān)上，絕緣導(dǎo)線長時(shí)間與樹枝碰，導(dǎo)線在風(fēng)作用下或?qū)Ь€舞動(dòng)引起絕緣層的破壞從而發(fā)生單相接地;導(dǎo)線斷線脫落到地上或搭在橫擔(dān)上；配電變壓器高壓引下線斷線碰橫擔(dān)；設(shè)備單相絕緣擊穿或接地；用戶的跌落式熔斷器絕緣擊穿；絕緣子擊穿等。通過歸納和總結(jié)，結(jié)合蘇州供電公司2010年34例接地故障現(xiàn)象大致分為以下幾種類型：

1）金屬性接地。接地次數(shù)為15次，占整個(gè)接地故障次數(shù)的44%且多發(fā)生在饋電線路上。現(xiàn)象為:故障相電壓為零或接近于零，非故障相電壓上升為線電壓或接近于線電壓。2010年10月，某變發(fā)“10kV單接”信號(hào)，經(jīng)過我運(yùn)行人員查找發(fā)10kV某線某支線斷線，且電源側(cè)斷線直接在地面上，造成金屬性單相接地。

2）非金屬性接地。接地次數(shù)為7次，占整個(gè)接地故障次數(shù)的21%，且多發(fā)生在饋電線路上，接地現(xiàn)象為故障相電壓大于零，但低于相電壓，非故障相電壓大于相電壓而低于線電壓。2010年7月，某1線與某2線在故障搶修結(jié)束后恢復(fù)送電時(shí)發(fā)生某1線與某2線有接地信號(hào)，單獨(dú)送某1線或某2線時(shí)無接地信號(hào)，經(jīng)過運(yùn)行維護(hù)人員的查找發(fā)現(xiàn)故障是由于在一鋼桿上低壓裸導(dǎo)線（高壓由某1線供電）碰鋼桿引起。這起單相接地故障是屬于罕見的一個(gè)特例，而且搶修過程經(jīng)歷了很長時(shí)間，給用戶的生活、生產(chǎn)用電帶來了一定的不便。

3）用戶原因：配電線路中用戶故障引起的單相接地次數(shù)為7次，占整個(gè)接地故障次數(shù)的21%，主要是由于用戶管理不善，引起高壓單相接地。在配電線路中用戶是占絕大多數(shù)的，一旦用戶設(shè)備發(fā)生單相接地故障往往也比較難找，在查找時(shí)需要先確定故障范圍，然后再分開用戶的跌落式熔斷器才能發(fā)現(xiàn)。

4）鐵磁諧振：發(fā)生次數(shù)為5次，占整個(gè)接地故障次數(shù)的14%，多發(fā)生在變電所，現(xiàn)象為：一相電壓下降（不為零），兩相電壓升高；或兩相電壓下降（不為零），一相電壓升高（或滿偏）。出現(xiàn)這類故障變電所往往會(huì)通知運(yùn)行單位先進(jìn)行10kV線路巡線，分段試送成功以后才能確認(rèn)故障點(diǎn)所在。2010年11月某變電所Ⅰ段母線連續(xù)發(fā)出3次接地信號(hào)，而且是不同的10kV線路，在運(yùn)行人員巡線沒有發(fā)現(xiàn)明顯故障點(diǎn)后分別試送成功。這類單相接地故障不是時(shí)常出現(xiàn)，但是一旦出現(xiàn)就會(huì)造成供電量的損失，給運(yùn)行維護(hù)人員增加無形的工作量，給用戶造成無形的損失。

3 單相接地處理辦法

3.1 傳統(tǒng)處理方法

線路接地時(shí)，變電所運(yùn)行人員在聽到告警鈴響后，會(huì)推拉確定具體的10kV接地饋路，然后電話通知運(yùn)行維護(hù)單位查找故障點(diǎn)并處理。運(yùn)行維護(hù)單位傳統(tǒng)的接地查找故障點(diǎn)處理方法可分為2種:經(jīng)驗(yàn)判斷法和推拉法。

3.1.1 經(jīng)驗(yàn)判斷法

一般情況下，運(yùn)行維護(hù)單位在接到變電所某線路單相接地故障通知后，直接由運(yùn)行維護(hù)人員分組對(duì)線路進(jìn)行逐桿逐設(shè)備全面巡視，查找故障點(diǎn)，在無法確認(rèn)明顯故障點(diǎn)的情況下，需要憑運(yùn)行維護(hù)人員的經(jīng)驗(yàn)分析故障線路故障可能存在的點(diǎn):有無存在未及時(shí)處理的樹害，設(shè)備的歷史運(yùn)行情況，可能引起線路單相接地的點(diǎn)等，判斷可能引起的接地點(diǎn)，然后去現(xiàn)場進(jìn)行確認(rèn)處理，再試送電確認(rèn)。

經(jīng)驗(yàn)判斷法的缺點(diǎn)：1）對(duì)運(yùn)行維護(hù)單位的要求較高。日常管理基礎(chǔ)資料要詳實(shí)準(zhǔn)確，并能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)管理，運(yùn)行維護(hù)人員對(duì)線路環(huán)境、設(shè)備情況非常熟悉，否則經(jīng)驗(yàn)判斷就無從談起；2）在夜晚，由于光線不是很好，當(dāng)發(fā)生接地故障，尤其是不完全接地時(shí)，往往很難查找到故障點(diǎn)；3）對(duì)特別情況，故障經(jīng)驗(yàn)法不適用。

3.1.2 推拉法

由線路運(yùn)行維護(hù)人員對(duì)線路分段開關(guān)進(jìn)行開斷操作，并同時(shí)用電話與變電所進(jìn)行聯(lián)系，根據(jù)操作前后線路接地是否消失來確定接地點(diǎn)的所在范圍。圖1為××1線接線圖。假設(shè)××1線單相接地，首先由運(yùn)行維護(hù)單位操作人員拉開分段1#開關(guān)，再用電話詢問變電所值班人員接地是否消失。

若接地消失，可判定接地點(diǎn)在1#開關(guān)以后;否則，可判定1#開關(guān)前段肯定有接地點(diǎn)（不能排除1#開關(guān)后段沒有接地點(diǎn)）。再拉分段2#開關(guān)，再詢問接地是否消失。然后再依次拉開3#開關(guān)，4#開關(guān)、5#開關(guān)，直至判定接地點(diǎn)的某一支線或干線某一段為止。

圖1 1線接線圖

推拉法普遍實(shí)用與10kV配網(wǎng)線路單相接地故障處理中，但對(duì)于極個(gè)別情況并不適用。還是以上圖為例，在我們處理單相接地故障的過程中曾經(jīng)碰到過這樣的事例：2#開關(guān)跳閘，巡線沒有發(fā)現(xiàn)明顯故障點(diǎn)，試送電成功，后來接到調(diào)度電話××1線單相接地，拉開2#開關(guān)，接地信號(hào)無，拉開3#、4#、5#開關(guān)，合上2#開關(guān)，有接地信號(hào)，判斷XX支線及2#至3#開關(guān)干線有問題，登桿檢查，解開XX支線沒有發(fā)現(xiàn)故障，合2#開關(guān)，無接地信號(hào)，合3#開關(guān)無接地信號(hào)，合4#開關(guān)無接地信號(hào)，合5#開關(guān)有接地信號(hào)，拉開5#開關(guān)有接地信號(hào)，拉開4#開關(guān)有接地信號(hào)，拉開3#開關(guān)有接地信號(hào)，拉開2#開關(guān)有接地信號(hào)，拉開1#開關(guān)無接地信號(hào)，組織人員進(jìn)行全線巡線，發(fā)現(xiàn)31#鐵搭上有搭頭有燒壞現(xiàn)象，處理完成后，依次合上1#、2#、3#、4#、5#開關(guān)，搭上××支線均無接地信號(hào)。

3.2 線路絕緣搖測法

線路絕緣搖測法適用在分段、分支開關(guān)較多，故障點(diǎn)難以查找，需要盡快恢復(fù)送電的線路上，尤其是對(duì)于電纜線路此方法比較實(shí)用。線路絕緣搖測可用萬用表或2500伏兆歐表測量每相線的絕緣電阻。線路絕緣搖測法實(shí)施前應(yīng)首先確保無向試驗(yàn)線路倒送電及產(chǎn)生感應(yīng)電的可能。在將線路分段的兩側(cè)分別搖測絕緣電阻值，將搖測點(diǎn)兩側(cè)絕緣值進(jìn)行比較，較低的一側(cè)應(yīng)為故障段。這種方法既可對(duì)線路進(jìn)行絕緣水平監(jiān)測，總體掌握線路絕緣情況，又適用于傳統(tǒng)處理方法查找不出線路接地故障時(shí)的情況。按此法查找故障段每次可將故障范圍大致縮小1/2，故一般5次以內(nèi)即可將故障范圍縮小到線路總長的1/32長度，大致可以找到故障點(diǎn)。

在用線路絕緣搖測法查找線路接地故障時(shí)，判斷故障段的故障相前，應(yīng)確保線路配電變壓器和電容器均被可行斷開，否則，絕緣搖表示分別搖測的三相絕緣值其實(shí)是三相相通的絕緣值，比真正的單相絕緣值要小許多。對(duì)于架空線路而言，晴天搖測絕緣電阻時(shí)經(jīng)驗(yàn)值大于100mΩ為合格，若在晴天搖測中配電變壓器絲具沒有被拉開，則經(jīng)驗(yàn)值大于50mΩ即為合格;經(jīng)驗(yàn)是低于40mΩ為不合格，若測試中配電變壓器絲具沒有被拉開，則低于30MΩ即為不合格。對(duì)于電纜線路，如果某相對(duì)地絕緣電阻值在30千歐以下，則說明該相線有接地點(diǎn)；當(dāng)電纜線路發(fā)生斷芯故障時(shí)，可將電纜線終端的三根相線和中性線并接起來，用萬用表在線路首端分別測量每兩相線之間和相線與中性線之間的電阻。如果電阻不大，則說明電路是完好的;如果電阻值高達(dá)數(shù)千歐，則說明電路有斷芯處;如果三相對(duì)中性線的電阻都是很大，而三相之間的電阻不大，則可斷定中性線有斷芯處。

圖2 ×2線單相接地

圖2為某日接變電所電話××2線單相接地，經(jīng)過巡線沒有發(fā)現(xiàn)明顯故障點(diǎn)，由于當(dāng)時(shí)是夜晚，為了盡快找出故障點(diǎn)，恢復(fù)送電。我們在搶修過程中就利用絕緣搖測法進(jìn)行了測量，分開1#、2#、3#開關(guān)，在2#開關(guān)點(diǎn)兩側(cè)進(jìn)行測量時(shí)，兩側(cè)的絕緣數(shù)值相差不大；在3#開關(guān)點(diǎn)兩側(cè)進(jìn)行測量，2#與3#開關(guān)之間絕緣值為200mΩ，3#與4#開關(guān)之間為20mΩ左右，判斷故障點(diǎn)存在于3#與4#開關(guān)之間，組織人員登桿檢查很快發(fā)現(xiàn)干線上某桿上瓷瓶損壞，更換瓷瓶后恢復(fù)送電正常。

4 預(yù)防辦法

1）對(duì)配電線路定期進(jìn)行巡視，主要是測量導(dǎo)線對(duì)接處線夾的溫度是否正常，檢查變壓器等設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境是否符合要求，看導(dǎo)線與樹木、建筑物的距離是否符合要求，導(dǎo)線在絕緣子中的綁扎是否牢固，拉線絕緣子安裝是否符合要求，導(dǎo)線交叉跨越距離是否符合規(guī)定等；

2）對(duì)配電線路上的變壓器、開關(guān)、避雷器等設(shè)備定期進(jìn)行預(yù)防性測試，發(fā)現(xiàn)不合格及時(shí)更換或修理;對(duì)于平時(shí)運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的設(shè)備缺陷應(yīng)及時(shí)處理；

3）在配電線路上加裝分段開關(guān)及支線開關(guān)，有利于快速查找故障點(diǎn)，縮小故障范圍，減少停電面積和停電時(shí)間；

4）對(duì)于有條件的地區(qū)或單位在配電線路上使用高一電壓等級(jí)的絕緣子，提高配電網(wǎng)絕緣強(qiáng)度；

5）在變電所的配出線出口處加裝信號(hào)源，在配電線路始端、中部和各分支處三相導(dǎo)線上加裝單相接地故障指示器，指示故障區(qū)段。配電線路發(fā)生單相接地故障后，根據(jù)指示器的顏色變化可快速確定故障范圍，快速查到故障點(diǎn)。

5 結(jié)論

10kV配電線路單相接地故障是配網(wǎng)中故障率較高的一類，這類故障對(duì)變電設(shè)備和配電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有較大影響，應(yīng)在實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，并積極應(yīng)用新技術(shù)、新設(shè)備，預(yù)防單相接地故障發(fā)生，發(fā)生后盡快查找和消除故障點(diǎn)，提高供電可靠性，減小對(duì)人身和設(shè)備的危害，從而保證電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定運(yùn)行。

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