10kV線路單相接地故障分析

摘 要：10kV線路單相接地故障是電力系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生的故障之一，危害電網(wǎng)安全運(yùn)行及人民群眾人身安全。文章分析了發(fā)生接地故障時(shí)，調(diào)度監(jiān)控平臺所看到的電壓卻和平時(shí)發(fā)生單相接地故障時(shí)的電壓不一樣的原因，以及可采取的具體措施。同時(shí)分析了三相電壓不平衡的原因，闡述了單相接地故障的危害及查找接地的方法。

關(guān)鍵詞：10kV線路；單相接地；故障分析

1 故障特征

12月18日，35kV某變電站10kV母線電壓異常，A相6.97kV，B相5.61kV，C相4.97kV，且各出線負(fù)荷均無突變異常。已知投運(yùn)時(shí)10kV母線電壓A相6.0kV，B相5.8kV，C相5.8kV。

2 故障發(fā)生時(shí)電網(wǎng)運(yùn)行方式

某變電站#1主變帶10kVⅠ、Ⅱ段母線運(yùn)行、#2主變熱備用。

3 故障分析與處理

3.1 故障簡單分析

調(diào)度值班人員發(fā)現(xiàn)電壓異常，即安排檢修、運(yùn)維人員現(xiàn)場查看，發(fā)現(xiàn)零序過壓信號，C相接地。測量實(shí)際電壓，發(fā)現(xiàn)保護(hù)測量電壓基本正常，計(jì)量電壓C相為0，開口三角形電壓約為40V。初步判斷計(jì)量裝置二次C相接地。投入Ⅱ段PT，二次不并，發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象一樣，判定二次接地可能性不大，一次接地可能性大。最終判斷電壓互感器保護(hù)測量線圈二次側(cè)中性點(diǎn)沒有接地。

3.2 故障時(shí)處理步驟

（1）#1主變帶10kVⅠ、Ⅱ段母線運(yùn)行、#2主變熱備用。為了減少試?yán)€路次數(shù)，投入#2主變，#1主變帶10kVⅠ段母線運(yùn)行、#2主變帶10kVⅡ段母線運(yùn)行，拉開10kV母線分段開關(guān)，兩段10kV母線PT均獨(dú)立運(yùn)行。（2）經(jīng)測量發(fā)現(xiàn)：Ⅰ段母線計(jì)量電壓恢復(fù)正常，Ⅱ段母線電壓故障現(xiàn)象依然存在。由此判斷出10kV母線一次接地，且故障位于10kV母線Ⅱ段部分。10kVⅡ段母線出線404梁吳線、405梁東線負(fù)荷均無明顯異常。試?yán)?04梁吳線后，10kV母線Ⅱ段電壓恢復(fù)正常，判定10kV404梁吳線C相接地。

4 問題分析

（1）電壓互感器二次側(cè)中性點(diǎn)未接地，在10kV系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的分析：系統(tǒng)正常時(shí)，Ua+Ub+Uc=0，二次中性點(diǎn)為零位。（2）電壓互感器二次側(cè)中性點(diǎn)未接地，在10kV系統(tǒng)單相接地時(shí)的分析：系統(tǒng)發(fā)生C相接地時(shí)，由于二次中性點(diǎn)未進(jìn)行接地，二次繞組C端所測電位為Uab/2約為50V左右，Ua、Ub基本為正常電壓，開口三角形電壓為40V。

通過以上分析，就不難理解10kV系統(tǒng)無論是正常運(yùn)行或單相接地時(shí)，調(diào)控監(jiān)視平臺看到的電壓幾乎不變的原因。當(dāng)問題找到后，立即將互感器中性點(diǎn)二次在控制室內(nèi)一點(diǎn)接地，則上述現(xiàn)象立即消失，電壓顯示正常。該變電站在以后發(fā)生10kV單相接地時(shí)，均能顯示接地相電壓為零，其余兩相電壓為線電壓。電壓互感器二次側(cè)中性點(diǎn)接地非常重要，若不接地，當(dāng)一次側(cè)單相接地時(shí)，測量電壓基本正常，調(diào)度人員很難發(fā)現(xiàn)接地故障。電壓互感器應(yīng)用時(shí)二次側(cè)不允許短路，而且二次側(cè)必須有一端接地，用于保護(hù)或測量時(shí)均應(yīng)注意連接的極性。針對此案例公司開展變電站PT二次中性點(diǎn)一點(diǎn)接地專項(xiàng)檢查，消除隱患。（保護(hù)廠家不一樣，差別大，開展遙信表的專項(xiàng)檢查，能補(bǔ)充信息全部補(bǔ)充）。

5 10kV母線三相電壓不平衡原因分析

三相電壓不平衡，但均在正常范圍?？赡艿脑蛉缦拢海?）上級電壓三相不平衡。（2）PT一、二次繞組局部匝間短路（改變正常電壓變比）或PT二次導(dǎo)線燒斷、碰線。（3）PT二次導(dǎo)線使用截面不當(dāng)（壓降大）。（4）線路發(fā)生斷相或三相所帶負(fù)荷分配不均衡。（負(fù)荷不均）；（5）消弧線圈檔位不當(dāng)（消弧線圈容量需要理論計(jì)算、電容容量計(jì)算，當(dāng)前典型設(shè)計(jì)禁止自動(dòng)投切，系統(tǒng)復(fù)雜）；（6）PT接線錯(cuò)誤；（7）諧振過電壓造成顯示電壓不平衡甚至接地現(xiàn)象。（某變電站，消弧線圈燒毀故障，PT中性點(diǎn)接地形式改變，直接接地后，會造成線路跳閘，如果不接消弧線圈，線路接地降低運(yùn)行設(shè)備絕緣）；（8）PT一次保險(xiǎn)阻值差別大，改變了原有系統(tǒng)的三相對稱，造成中性點(diǎn)的偏移。（某變電站問題持續(xù)產(chǎn)生20伏左右電壓，測量熔管電阻差別大，改變了原有系統(tǒng)平衡，造成實(shí)際電壓有變化）；（9）表計(jì)問題。

6 10kV單相接地故障的危害

6.1 危及變電設(shè)備

10kV配電線路發(fā)生單相接地故障后，變電站10kV母線上的電壓互感器監(jiān)測到零序電流，在開口三角形上產(chǎn)生零序電壓，電壓互感器鐵芯飽和，勵(lì)磁電流增加如果長時(shí)間運(yùn)行，將燒毀電壓互感器。在實(shí)際運(yùn)行中，近幾年來，已發(fā)生變電站變壓互感器燒毀情況，造成設(shè)備損壞、大面積停電事故。單相接地故障發(fā)生后，也可產(chǎn)生幾倍于正常電壓的諧振過電壓，危及變電站設(shè)備絕緣，嚴(yán)重者使變電站設(shè)備絕緣擊穿，造成更大事故。

6.2 引起線路跳閘

單相接地故障發(fā)生后，可能發(fā)生間歇性弧光接地，產(chǎn)生幾倍于正常電壓的過電壓，將進(jìn)一步使線路上的絕緣子擊穿，造成嚴(yán)重的短路事故，同時(shí)可能燒毀部分配電變壓器，使線路上的避雷器、熔斷器絕緣擊穿、燒毀，也可能發(fā)生電氣火災(zāi)。

6.3 系統(tǒng)失去穩(wěn)定

如某變電站的10kV系統(tǒng)發(fā)生間歇性接地，接地點(diǎn)的電弧間歇性地熄滅與重燃，引起電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的瞬息變化，導(dǎo)致電磁能的強(qiáng)烈振蕩，會使該變電站10kV系統(tǒng)失去穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致10kV系統(tǒng)停運(yùn)。

6.4 降低供電可靠性

單相接地畢竟是一種故障，一旦發(fā)生后要及時(shí)查找處理，將造成用戶停電，降低了供電可靠性。

6.5 危及人畜生命安全及引發(fā)火災(zāi)

單相接地故障多發(fā)生在雷雨季節(jié)即夏秋季，此段時(shí)間多雨、多雷、大風(fēng)、氣候潮濕，由于10kV農(nóng)網(wǎng)線路主要向農(nóng)村片區(qū)供電，而此時(shí)正是農(nóng)民栽種和收割期間，人、畜經(jīng)常走過的線路下，發(fā)生單相接地時(shí)可能造成人、畜觸電傷害甚至死亡。另外，發(fā)生電弧接地時(shí)如果周圍有易燃物，可能會引發(fā)火災(zāi)。

7 10kV線路查找接地線路的方法

（1）投入備用變壓器，10kV母線分段運(yùn)行；（2）第一時(shí)間通知涉及到接地母線所帶線路的運(yùn)維單位；（3）調(diào)度進(jìn)行負(fù)荷分析，初步判斷接地線路，試?yán)医拥?；（YY-0，DY-11）；（4）配置接地選線系統(tǒng)（某變電站配置了接地選線系統(tǒng)，選線成功率非常高）。

8 結(jié)束語

通過實(shí)際案例分析了變電站單相接地電壓不變的原因，說明了電壓互感器二次側(cè)中性點(diǎn)控制室內(nèi)一點(diǎn)接地的重要性；分析了大小系統(tǒng)開口三角形剩余繞組電壓為什么是100V和100/3V；10kV母線電壓不平衡的原因；10kV線路單相接地故障的危害；查找接地線路的方法。

參考文獻(xiàn)

[1]電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊電氣一次部分[M].中國電力出版社，1989.

[2]電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊電氣二次部分[M].中國電力出版社，1991.

[3]電力系統(tǒng)故障分析（第二版）[M].中國電力出版社，1998.

作者簡介：李寧，女，國網(wǎng)山東省電力公司高唐縣供電公司，職稱：工程師。