電力系統(tǒng)接地故障的判斷與處理分析

辜海繽

摘要：接地故障是電力系統(tǒng)中的常見故障類型。本文就電力調(diào)度員在日常工作中常見的電力系統(tǒng)接地故障的判斷與處理展開論述，通過對于故障類型以及相應(yīng)故障的檢測方法做以分析，在此基礎(chǔ)上提出了電力系統(tǒng)接地故障的判別與處理要點，具體涉及判別要點、單相接地故障處理，如故障預(yù)防、合理選線、故障處理等內(nèi)容，有效保證在發(fā)生接地故障時，可以及時地遏制與解決故障問題。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);接地故障;故障處理

引言：隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，相關(guān)的運(yùn)行故障需要通過更加行之有效的方式對其加以判別，并針對于故障類型落實相應(yīng)的處理措施。在電力調(diào)度員的日常工作中，接地故障為常見突發(fā)故障，需要在發(fā)現(xiàn)問題時，及時地對于故障進(jìn)行判斷，以保證故障問題的及時有效解決。為此，電力調(diào)度員需要熟練掌握不同的接地故障特點，應(yīng)用科學(xué)的檢測手段識別故障，通過有效的調(diào)度，對其加以處理，降低故障危害。

一、電力系統(tǒng)常見接地故障

（一）電弧接地故障

電弧性接地故障極易引起電氣火災(zāi)，需要引起重視。其會產(chǎn)生一種流經(jīng)母線的放電電容電流，這一電流一般由相電壓突然降低而引起，放電電流急速衰減，它的振蕩頻率會達(dá)到幾十千赫甚至幾百千赫。此外，由非故障相電壓突然升高而引起的充電電容電流，它要通過變壓器線圈而形成回路。由于整個流通回路的電感較大，因此，充電電容電流衰減較慢，振蕩頻率也較低。放電電容電流頻率高、衰減速度快.對于接地選線的作用不大;而充電電流幅值大、頻率較低、衰減速度慢，有利于測量，相較于放電電容電流，充電電容電流在接地選線中更為重要。電弧接地時暫態(tài)分量的頻率與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、變壓器參數(shù)、故障地點等均有不同程度的關(guān)聯(lián)性，故障線路零序暫態(tài)電流等于所有非故障線路零序暫態(tài)電流之和。當(dāng)接地電阻較小時暫態(tài)分量遠(yuǎn)大于穩(wěn)態(tài)分量^[1]。

（二）單相接地故障

單相接地故障是一種小電流系統(tǒng)內(nèi)的常見臨時性故障類型，根據(jù)統(tǒng)計，10kV配網(wǎng)線路的主要故障很大比例（高達(dá)70%以上）就是接地故障。在出現(xiàn)單相接地故障后，會使得故障相對地電壓降低，非故障兩相的相電壓升高，但由于出現(xiàn)故障后，會保持線電壓的對稱形態(tài)，因此不會對于連續(xù)的供電行為造成影響。但若放任單相接地故障長期存在，會引起電力系統(tǒng)內(nèi)處于絕緣薄弱的環(huán)節(jié)被擊穿，進(jìn)而引發(fā)相間短路，對正常供電造成影響，甚至?xí)痣妷夯ジ衅骷跋嚓P(guān)設(shè)備在超負(fù)荷的情況下被燒毀。

二、電力系統(tǒng)接地故障的判別與處理

（一）判別要點

以10kV線路接地故障判斷為例，單相接地故障有不同的相電壓反應(yīng)，也有幾種雖然發(fā)出接地信號但并不是接地故障發(fā)生的情況存在，調(diào)度員在事故處理時要加以區(qū)分。如存在一相電壓降低至幾乎為零，同時出現(xiàn)其他兩相電壓有所升高，最終達(dá)到線電壓，接地信號會隨之出現(xiàn)，這種情況屬于完全接地也稱為金屬性接地;如果對于降低過程中的一相電壓來說，數(shù)值小于相電壓但是大于零，其他兩相電壓電壓升高大于相電壓但是低于線電壓，系統(tǒng)發(fā)接地信號，這種情況屬于不完全接地;如存在降低到零的一相電壓，同時其他兩相電壓并沒有升高，此時發(fā)出接地信號時，可判斷所在變電站母線上的電壓互感器二次保險一相熔斷;如在一相電壓降低但不為零，同時其他兩相電壓不存在升高，在發(fā)出接地信號時，可認(rèn)為所在變電站母線上的電壓互感器高壓熔斷器存在熔斷一相的情況;如存在一相電壓降低且不為零，同時其他兩項電壓升高且超過線電壓，或者其他兩相電壓降低出現(xiàn)不為零的同時存在陸續(xù)升高的一相電壓，或者三相電壓輪流升高，此時的產(chǎn)生的接地信號屬于系統(tǒng)諧振。

（二）單相接地故障處理

1.故障預(yù)防

減少線路故障率要以平日的預(yù)防為主。提高線路平時的運(yùn)行水平使線路正?？煽窟\(yùn)行比靠線路故障時及時處理減少電網(wǎng)及用戶損失更有利于電網(wǎng)和用戶的利益。以10kV配網(wǎng)單相接地故障的預(yù)防為例，需關(guān)注可能引發(fā)單相接地故障的因素，以此優(yōu)選預(yù)防手段，實現(xiàn)故障發(fā)生幾率的有效控制。具體可從線路巡邏力度強(qiáng)化入手，同時還需要關(guān)注通道障礙清理的強(qiáng)化，以此針對性檢查導(dǎo)線與植被、建筑間的距離是否合理，判斷安全隱患是否存在。橫擔(dān)之上與桿頂位置的異物檢查也不容忽視，并重點檢查絕緣子位置導(dǎo)線的牢固性，導(dǎo)線垂弧過大、臟污破損等情況同樣屬于檢查重點，在發(fā)現(xiàn)相關(guān)問題后及時處理，以此實現(xiàn)整體線路安全與通道暢通的多角度、全方位保障。此外，線路質(zhì)量低、鐵磁諧振過電壓、雷電危害與污閃故障等因素引發(fā)的配網(wǎng)接地故障應(yīng)采取針對性措施有效預(yù)防，例如線路整體升級改造、改變設(shè)備參數(shù)類型破壞鐵磁諧振條件、線路改道避開雷區(qū)和重污染地區(qū)等，此類線路優(yōu)化在規(guī)劃層面就要涉及。

2.合理選線

對于10kV配網(wǎng)來說，中性點非有效接地方式屬于基本接地模式，在出現(xiàn)單相接地故障后，設(shè)法明確故障位置，以此開展常規(guī)的接地故障檢測，原有故障可由此迅速排除，但這一過程需保證線路供電整體可靠性不會受到影響。因此，合理選型與故障定位極為關(guān)鍵，近年來，自動選線裝置多有運(yùn)用，但結(jié)合實際調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，相對較低的正確選線率在實踐中較為常見，這與不明顯的小電流接地方式故障特征存在直接關(guān)聯(lián)，負(fù)荷諧波干擾帶來的影響也較大，受落后的選線水平影響，難以達(dá)成的選線目標(biāo)將帶來一系列負(fù)面影響。圍繞老舊式操作方案進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，停電選線操作基于線路逐條拉閘的方式在雖然在選線準(zhǔn)確率方面優(yōu)勢明顯，但對于日漸復(fù)雜的城市配電網(wǎng)環(huán)境來說，這種故障排查涉及范圍較廣且需要耗費(fèi)大量時間。因此，必須積極創(chuàng)新和開發(fā)更實用的自動選線裝置，以此優(yōu)化現(xiàn)場選線流程，保證選線效率和選線質(zhì)量。如在單一判據(jù)條件下，注入信號選線、暫態(tài)分量選線、穩(wěn)態(tài)分量選線的差異明顯，這類方法可基于信號分量內(nèi)容不同特質(zhì)進(jìn)行劃分，操作細(xì)節(jié)方面存在的差異也不容忽視，如其中的穩(wěn)態(tài)分量選線涉及負(fù)序電流法、零序電流諧波法、零序電流基波比幅比相法等內(nèi)容，融合多判據(jù)選線則涉及聚類分析選線法、D-S證據(jù)推理選線法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)選線法等內(nèi)容。為實現(xiàn)接地故障的預(yù)防，合理選線方法的篩選極為關(guān)鍵，同時可將接地故障指示器設(shè)備設(shè)置于線路節(jié)點，如線路中端、線路始端、線路分支、配變出口，基于信號顏色的差異，即可快速判定故障出現(xiàn)位置，具體的故障處理效率和質(zhì)量自然能夠得到保障。

3.故障處理

線路的積極運(yùn)維和新型選線技術(shù)的積極運(yùn)用是一方面，在現(xiàn)有條件下，調(diào)度員在系統(tǒng)接地故障發(fā)生后及時準(zhǔn)確的處理保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行是另一方面。利用新技術(shù)的自動選線裝置以及結(jié)合傳統(tǒng)的分割網(wǎng)絡(luò)、拉路選線查找出故障線路后，應(yīng)盡快將故障線路從系統(tǒng)中隔離，避免影響系統(tǒng)內(nèi)正常設(shè)備的運(yùn)行。其中對于系統(tǒng)諧振的情況要特別重視，發(fā)生時要通過分段母線、拉路等手段立即消除諧振條件，避免諧振過電壓造成系統(tǒng)設(shè)備損壞。兩個小電流接地系統(tǒng)同時接地時，不能進(jìn)行系統(tǒng)并列和合環(huán)操作，避免造成兩個系統(tǒng)不同相的接地并列和合環(huán)后造成接地兩相短路的事故擴(kuò)大?，F(xiàn)在用戶對電能質(zhì)量要求越來越高，小電流接地系統(tǒng)接地后合理利用接地后允許運(yùn)行2小時以內(nèi)的時差進(jìn)行敏感、重要用戶的負(fù)荷轉(zhuǎn)供，做好優(yōu)質(zhì)服務(wù)也是調(diào)度員需要考慮的方面。

結(jié)論：為保證對于電力系統(tǒng)的有效控制與調(diào)度，降低接地故障對于電力系統(tǒng)運(yùn)行的損害范圍與危害程度，需要在掌握接地故障知識的基礎(chǔ)上，運(yùn)用合理的檢測手段，判別故障的類型，利用科學(xué)的處理流程高效地解決電力系統(tǒng)接地故障。在此基礎(chǔ)上，還要在日常的工作中，通過相關(guān)制度以及維護(hù)措施的落實，進(jìn)一步深化電力系統(tǒng)接地故障解決的時效與實效，進(jìn)而在電力調(diào)度工作的過程中，推動電力系統(tǒng)的良性運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]董俊，李一凡，束洪春，等.配電網(wǎng)饋出線路單相永久性接地故障性質(zhì)辨識方法[J].電工技術(shù)學(xué)報，2020，35（21）：4576-4585.[2]許崇亮.電力系統(tǒng)接地故障的判斷與處理研究[J].科學(xué)咨詢（科技·管理），2019，（09）：32.