潘 義

(南京市審計(jì)干部培訓(xùn)中心，江蘇 南京 210008)

低壓配電線路單相接地故障原因分析及防范對策

潘 義

(南京市審計(jì)干部培訓(xùn)中心，江蘇 南京 210008)

作為配電系統(tǒng)最常見的故障，低壓配電線路單相接地故障危害很大?，F(xiàn)從單相接地故障的檢測裝置及檢測方法入手，對其發(fā)生原因、危害進(jìn)行探討，并提出故障防范對策，具有一定的指導(dǎo)意義。

配電系統(tǒng)；單相接地；檢測方法；預(yù)防

0 引言

一般而言，低壓配電網(wǎng)是指從配電變壓器低壓側(cè)(額定電壓為400 V)總路開關(guān)直到用電客戶電能計(jì)量裝置的電力線路總稱。低壓配電網(wǎng)絡(luò)一般為中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，該電壓等級網(wǎng)絡(luò)是電力系統(tǒng)中電壓等級最低、運(yùn)行環(huán)境惡劣、數(shù)量龐大且與居民用電聯(lián)系最為緊密的電力網(wǎng)。由于線路長、線路走廊復(fù)雜，單相接地是低壓配電線路常見的一種故障。單相接地故障發(fā)生后，故障相對地電壓降低，同時非故障相相電壓升高，但線電壓依然對稱，不影響連續(xù)供電，可在故障狀態(tài)下繼續(xù)運(yùn)行1～2 h。但若故障后系統(tǒng)長時間運(yùn)行，則會嚴(yán)重影響變配電設(shè)備的安全及配電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

1 單相接地故障的檢測裝置及方法

1.1 單相接地故障的檢測裝置

檢測單相接地的絕緣監(jiān)察裝置，通常由電壓互感器、信號繼電器以及監(jiān)視儀表等構(gòu)成，其中電壓互感器采用三相五柱式，其有1組原繞組及2組副繞組。副繞組一副開口接線為三角形，反映零序電壓，另一副繞組同時測量線電壓及相電壓。若配電系統(tǒng)中有單相金屬性接地故障發(fā)生，繞組中則會出現(xiàn)零序電壓。同樣，若系統(tǒng)中發(fā)生非金屬性單相接地，第二副繞組開口端也會有電壓，當(dāng)電壓值超過繼電器的動作電壓時，則信號繼電器和電壓繼電器都會動作，有音響及燈光信號發(fā)出。通過信號以及電壓表的指示，工作人員便可知道發(fā)生了接地故障，同時可以判定故障相，并向調(diào)度值班員匯報。正常運(yùn)行時，第一副繞組三相電壓對稱，理論上第二副繞組開口端無電壓。

1.2 單相接地故障的檢測方法

單相接地故障通常有2種檢測方法，即被動式檢測法及主動式檢測法。被動式檢測法通過故障瞬間配電系統(tǒng)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的變化來判別故障，包括5次諧波法、首半波法及電容電流脈沖幅值法；主動式檢測法主要有不對稱電流法。具體如下：(1) 5次諧波法。檢測配電線路中電流的5次諧波，看其變化情況，當(dāng)5次諧波突然增大，并伴隨系統(tǒng)電壓下降，則可判定為發(fā)生接地故障。缺陷：可靠性低。(2) 首半波法。線路發(fā)生單相接地的瞬間，故障相對地電容將會對接地點(diǎn)放電，進(jìn)而產(chǎn)生電流脈沖，首半波法通過對接地瞬間電容電流的首半波及電壓波形進(jìn)行采樣，來比較其相位。若該瞬間電容電流首半波與電壓同相位，同時導(dǎo)線對地電壓降低，便可判別為發(fā)生了單相接地故障。雷擊故障會造成首半波法的誤判，其可靠性為60%～70%，但不需設(shè)定閾值，適用范圍比較廣。(3) 電容電流脈沖幅值法。配電線路單相接地故障出現(xiàn)的瞬間，故障處接地點(diǎn)將會有一個高幅值高頻率的暫態(tài)電流出現(xiàn)，其幅值大于穩(wěn)態(tài)時該點(diǎn)電容電流值的幾倍到幾十倍。這是由于單相接地故障發(fā)生時所有非故障線路的暫態(tài)電流均流向故障線路，并通過故障點(diǎn)流回大地，使得從變電站到故障點(diǎn)間，故障線路的暫態(tài)電流幅值最大。因此，可通過采集和比較暫態(tài)電容電流的幅值來判別接地故障及相別。實(shí)踐中該方法需設(shè)定閾值，檢測準(zhǔn)確度較低。(4) 不對稱電流法。配電線路發(fā)生單相接地故障時，不對稱電流法通過檢測故障線路伴隨出現(xiàn)的不對稱電流信號的特征來判別接地故障是否發(fā)生并進(jìn)行故障點(diǎn)定位。一般而言，變電站內(nèi)或線路上都裝設(shè)有不對稱電流源檢測裝置，若配電線路上某點(diǎn)發(fā)生單相接地故障，檢測裝置可檢測到故障信息，則可首先判別故障相，再對故障相施加特定信號，通過線路上的故障檢測裝置檢測指示出故障位置。不對稱電流法還可以消除諧振，抑制過電壓，安全性很高，且由于不受系統(tǒng)運(yùn)行方式、中性點(diǎn)接地方式及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的影響，該方法準(zhǔn)確性較高。

2 低壓配電線路單相接地故障發(fā)生的原因

(1) 設(shè)備故障原因。由于設(shè)備使用年代久遠(yuǎn)，造成絕緣老化、附件損壞、容量偏小。譬如低壓熔斷器故障，多發(fā)生在以前安裝的總路保險箱內(nèi)，底座損壞較多；低壓刀閘故障，發(fā)生原因多為絕緣瓷座斷裂、瓷座式刀閘不經(jīng)常操作、閘口和動靜觸頭有銹蝕等；絕緣子破裂，出現(xiàn)污穢閃絡(luò)放電，在霧雨天發(fā)生閃絡(luò)、放電，絕緣電阻降低。(2) 線路質(zhì)量原因。1) 線路布局不合理，安裝質(zhì)量得不到保證。如部分線路未按規(guī)范安裝，交叉跨越距離遠(yuǎn)；部分線路安裝前未進(jìn)行絕緣子的交流耐壓試驗(yàn)，導(dǎo)致接地電阻達(dá)不到要求；導(dǎo)線風(fēng)偏和垂度過大，距離建筑物過近。2) 線路維護(hù)工作不到位。若在平時線路運(yùn)行時，不按規(guī)定進(jìn)行定期檢修及維護(hù)，則會導(dǎo)致線路自身有缺陷，進(jìn)而發(fā)生接地故障；日常工作清障不足，線路因風(fēng)偏對桿塔放電，刮風(fēng)時樹枝碰線等。3) 線路受到周圍樹木和通道的影響。若平時工作中不重視配電線路通道的維護(hù)，不對樹木進(jìn)行定期修剪，也會導(dǎo)致單相接地故障的發(fā)生。(3) 雷雨天氣影響。雷雨天氣，線路容易受到雷擊，出現(xiàn)單相接地故障；部分線路沒有安裝避雷器，雷擊后反擊過電壓導(dǎo)致出現(xiàn)接地故障。(4) 治安管理原因。由于地方治安不良和防盜措施有限，低壓配電線路常有導(dǎo)線被盜現(xiàn)象，導(dǎo)致單相接地故障的發(fā)生；平時維修不及時，線路自身存在缺陷以及工作人員誤操作，也可能會引起短路故障。(5) 用戶故障原因。1) 用戶低壓斷路器容量不夠，過負(fù)荷嚴(yán)重而燒壞；2) 用戶缺乏正確的用電常識，將斷路器的正常跳閘報為故障；3) 用戶屋內(nèi)布線不合理，導(dǎo)致單相接地故障較常發(fā)生。

3 單相接地故障的影響及危害分析

(1) 對變電設(shè)備的危害。配電線路單相接地故障發(fā)生后，變電站出口母線的電壓互感器會檢測到零序電流，產(chǎn)生零序電壓，電壓互感器勵磁電流增加，鐵芯飽和，長時間運(yùn)行會燒毀；可能產(chǎn)生很高的諧振過電壓，危及變電設(shè)備的絕緣，甚至導(dǎo)致變電設(shè)備絕緣擊穿。(2) 對配電設(shè)備的危害。發(fā)生單相接地故障后，可能引發(fā)間歇性弧光接地，產(chǎn)生很高的諧振過電壓，進(jìn)一步導(dǎo)致線路上的絕緣子擊穿，引發(fā)更嚴(yán)重的短路事故；同時也可能使線路上熔斷器、避雷器的絕緣擊穿、燒毀，引發(fā)電氣火災(zāi)事故。(3) 對區(qū)域電網(wǎng)的危害。單相接地故障嚴(yán)重時，可能破壞區(qū)域電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行，甚至造成更大事故。(4) 對供電可靠性的影響。單相接地故障發(fā)生后，一方面要進(jìn)行人工選線，中斷正常線路的供電，影響供電可靠性；另一方面，停運(yùn)故障配電線路，在查找及消除故障點(diǎn)的過程中，很難保證用戶正常用電，有可能會造成長時間、大面積停電，影響供電可靠性。(5) 對供電量的影響。單相接地故障發(fā)生后，查找及消除故障過程以及故障線路停運(yùn)過程都會引發(fā)停電，導(dǎo)致供電量的減少。

4 單相接地故障的防范對策

4.1 接地故障處理辦法

配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后，運(yùn)行維護(hù)部門必須馬上安排人員，對配電線路進(jìn)行巡視和排查，故障點(diǎn)查找運(yùn)用分片、分段、分設(shè)備的“排除法”，同時可以與絕緣遙測、登桿檢查等方法一并使用，在最短時間內(nèi)確定故障點(diǎn)，并盡快消除故障；變電站值班人員應(yīng)做好記錄，迅速報告給調(diào)度人員，并按指令尋找故障線路，若將某線路斷路器拉開則接地現(xiàn)象消失，判斷其為故障線路。

4.2 接地故障預(yù)防對策

(1) 定期檢查配電線路。主要是對導(dǎo)線及周圍的建筑物進(jìn)行檢查。比如，樹木間距是否滿足規(guī)范，導(dǎo)線是否出現(xiàn)松股及外傷現(xiàn)象，導(dǎo)線弧垂大小是否合適，絕緣子中導(dǎo)線是否牢固等。

(2) 定期對配電變壓器及常用變壓器進(jìn)行檢查及維修，及時更換不合格的變壓器。(3) 維護(hù)和檢修配電線路時，要重點(diǎn)檢查桿塔導(dǎo)線的接頭，確保其沒發(fā)生發(fā)熱變形的情況；同時檢查絕緣子是否被雷擊等。(4) 定期進(jìn)行絕緣測試。絕緣測試主要針對線路的避雷器、熔斷器及絕緣子等設(shè)備。同時，還應(yīng)測試變壓器的絕緣，以保證其性能正常；檢查高壓引下線接頭，確保其接觸良好。(5) 安裝避雷器和分支熔斷器，確?？梢钥焖俨檎摇⑴袛嗬讚艄收宵c(diǎn)，最大程度地縮小故障發(fā)生范圍，縮短停電時間，減小停電面積。

5 結(jié)語

低壓配電系統(tǒng)中，單相接地故障的發(fā)生幾率很大，嚴(yán)重影響著電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。單相接地故障的防范關(guān)鍵是做好日常運(yùn)行維護(hù)工作，及時發(fā)現(xiàn)缺陷并且加以消除，確保電力系統(tǒng)良好的運(yùn)行環(huán)境。故障發(fā)生后，需快速發(fā)現(xiàn)并隔離故障點(diǎn)，最大限度地縮小停電范圍，確保人身和設(shè)備的安全，提高供電可靠性。

[1]徐君政，曾子維.如何排除單相接地故障[J].農(nóng)村電氣化，2005(10)

[2]王梅芳.梅林水廠10 kV配電設(shè)備繼電保護(hù)的整定計(jì)算方法探討[J].重慶電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2005(1)

2014-07-22

潘義(1962—)，男，江蘇南京人，工程師，主要從事機(jī)電設(shè)備運(yùn)行管理工作。