凌 青

廣東電網有限責任公司 湛江供電局 廣東湛江 524000

我國電力系統(tǒng)快速發(fā)展，城市供電負荷日益增大。10kV線路具有出線長、走向復雜、電容電流大等特點，加之在設計、施工和驗收過程中可能出現(xiàn)的失誤，導致在變電運行中發(fā)生線路接地故障的概率大大增大，特別是沿海地區(qū)遭遇臺風、雷雨等災害性天氣時，接地故障數(shù)量大大增加。單相接地是電網的主要故障形式，其故障數(shù)量占全電網故障總量的60%以上，其中，弧光接地[1]對系統(tǒng)和電網的影響最大，而高阻接地則是最復雜的故障，部分弧光接地故障就是從高阻接地故障發(fā)展而來的。由此可見，對10kV線路高阻接地故障進行分析和處理具有重要意義。

1 現(xiàn)行10kV系統(tǒng)運行方式的特點

目前我國10kV電網系統(tǒng)采用小電流接地運行方式，常見的接地方式主要有三種： 中性點不接地[2-4]、中性點經消弧線圈接地[5-7]、中性點經小電阻接地[8-10]。

中性點不接地，即中性點對地絕緣，系統(tǒng)結構簡單，運行方便，多用于以10kV架空線路為主的供電系統(tǒng)。當發(fā)生單相接地故障時，流經故障點的穩(wěn)態(tài)電流可近似看作電網中非故障相電纜、架空線路及所有電氣設備的對地耦合電容電流。如果是瞬時故障，一般能自動熄弧，恢復正常運行。當發(fā)生單相接地故障時，非故障相對地電壓升高，而相電壓和線電壓維持不變，規(guī)程規(guī)定允許運行1～2h，一般不影響用戶的供電可靠性。

中性點經消弧線圈接地是在變壓器10kV側中性點接一個消弧線圈，然后接地，用消弧線圈的感性電流對非故障相容性電流進行補償，進而自行熄弧。目前，以架空線為主的地區(qū)多采用消弧線圈串聯(lián)電阻方式，這種方式兼?zhèn)湎【€圈和小電阻的優(yōu)點，是10kV系統(tǒng)較為理想的一種接地方式。目前許多變電站都配置了自動跟蹤補償消弧裝置，可以通過調節(jié)電感值對接地線路進行有效補償。當發(fā)生單相接地故障時，能有效抑制故障點的殘壓，減小故障電流。

中性點經小電阻接地是指在變壓器中性點經一個小電阻接地，該電阻在單相接地時產生短路電流，且與故障相耦合電容構成并聯(lián)回路，是電容電荷的釋放元件和諧振的阻壓元件。在系統(tǒng)單相接地、短路電流小于定值時，可通過接地電流啟動零序保護直接動作于跳閘。當發(fā)生單相接地故障時，線路的繼電保護動作可靠性高，能迅速有效切除故障[11]。

2 10kV線路高阻接地的現(xiàn)象及特點

10kV線路發(fā)生的接地故障，一般可分為弧光接地、金屬性接地和高阻接地?；」饨拥匚：ψ畲螅拥貢r若不能及時熄弧，將產生高于3Um(電源相電壓)的過電壓，容易發(fā)展為相間短路。高阻接地是最復雜和最難發(fā)現(xiàn)的，多數(shù)高阻接地主要由架空線路斷線、樹枝掛碰、絕緣子或避雷器老化及被擊穿、電纜絕緣受潮等原因造成，特別是在雷雨、潮濕天氣時會經常遇到。此外也有許多10kV 線路在發(fā)生瞬時單相接地故障后，由于外界環(huán)境影響而逐步發(fā)展為高阻接地。當10kV線路發(fā)生高阻接地時，接地故障點的電流小，故障相與非故障相電壓變化不大，電壓互感器的零序電壓比正常運行值略微增大，與常見的10kV電壓互感器熔斷器熔斷有類似之處。此外，受到10kV線路零序電流計算復雜、保護裝置采樣精度、互感器參數(shù)誤差等因素影響，變電站運行人員對線路接地的判斷會受到一定干擾。高阻接地若不及時發(fā)現(xiàn)和處理，將會逐步發(fā)展為弧光接地，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定，嚴重影響供電的安全可靠性。

3 10kV系統(tǒng)運行方式對線路高阻接地判斷的影響

隨著電網科技的進步，許多變電站內都裝設了智能化單相接地保護裝置，其原理是在10kV線路發(fā)生接地故障時，系統(tǒng)零序電壓升高(正常運行時零序電壓接近于零，接地后將產生零序電壓)，非接地線路零序電流為容性電流，相位超前零序電壓近90°，而接地線路零序電流為所有非接地線路零序電流之和，相位滯后零序電壓近90°。保護裝置根據(jù)以上特征進行選線，對瞬時性故障可以實現(xiàn)在線消除而不使系統(tǒng)跳閘，從而提高供電可靠性；對永久性故障則可準確選線，及時切除故障線路。10kV的接地方式及饋線配置差異決定了發(fā)生接地故障時處理方式的不同，也造成了保護裝置的動作情況有所不同。消弧線圈接地方式雖然可在線消除瞬時性單相接地故障，但是測控復雜、選線準確率低、包容性差。小電阻接地方式選線準確率高，但供電連續(xù)性差，在發(fā)生高阻接地故障時，存在一定的盲區(qū)[12]?？偨Y設備長期運行經驗，10kV線路發(fā)生高阻接地故障時，受到系統(tǒng)運行方式多變、保護裝置定值復雜、接地故障不明顯等因素影響，容易導致誤選接地線路，誤報甚至是誤動作，給變電站安全運行帶來極大的危害。

4 10kV線路高阻接地的分析及處理

高阻接地故障狀態(tài)復雜，接地電阻變化范圍大且不穩(wěn)定。當接地電阻大到一定程度時，故障信息微弱，故障特征不同于常規(guī)，即三相電壓和零序電壓的偏移量都很小，零序電流也很小，一般的監(jiān)控系統(tǒng)和保護裝置所采集到的變化量都不明顯，且只有在接地電阻小于某臨界值時，接地相才是三相電壓幅值中最小的一相。

圖1為高阻接地故障保護動作錄波圖，C相高阻接地，接地電阻為7325Ω，接地電流為0.8A，A相電壓為 5420V， B相電壓為6610V， C相電壓為5860V， 零序電壓為1500V。

基于以上分析，可以采取以下方法進行判斷和處理。

(1) 根據(jù)高阻接地的特點，可以采取零序電壓和零序電流變化量的多重判據(jù)，零序電壓大于整定值時，可以對所有饋線的零序電流幅值由大到小排序，取幅值大的前幾條饋線，若某電流與其它電流方向相反，并滯后零序電壓相位90°，那么判定該線路接地，否則為母線接地。這樣可以避免系統(tǒng)運行方式、接地電阻變化的影響，大大提高高阻接地故障選線的準確性。

(2) 加強變電站內值班監(jiān)視，尤其是雷雨災害天氣時，根據(jù)10kV線路保護裝置、消弧裝置、故障錄波器等微機保護發(fā)出的異常信息進行綜合判斷。當10kV線路發(fā)生高阻接地時，10kV線路保護裝置和故障錄波裝置會記錄零序電壓、電流突變量，裝置發(fā)出異常告警信號，為變電站值班人員提供了重要的判斷依據(jù)。

(3) 提高調度進行選線判斷的效率。調度部門應制定10kV線路接地試流順序表。在10kV線路發(fā)生高阻接地時，優(yōu)先選擇負荷較輕、出線較長、發(fā)生接地故障概率較大的線路進行試流，無人值班站可通過監(jiān)控中心進行輪換試流，降低接地故障對線路和用戶的影響，大大提高供電可靠性。

圖1 高阻接地故障保護動作錄波圖

(4) 根據(jù)10kV系統(tǒng)的運行方式，推廣應用多功能新型接地選線裝置。結合10kV系統(tǒng)的接地方式，制定適應性判據(jù)和可靠動作條件，提高裝置監(jiān)測和判斷的精度，縮短故障處理的時間。

5 結束語

通過對10kV線路高阻接地故障進行分析，可以提高對10kV線路高阻接地故障的判斷和處理能力，縮短10kV線路高阻接地的處理時間，降低發(fā)生概率，對電網設備快速恢復正常運行而言有著非常積極的意義。

[1] 孫昌穩(wěn)，田娜.弧光接地過電壓的分析及限制措施[J].上海電氣技術，2015，8(2)： 60-61.

[2] 鄭顧平，張利，姜超，等.中性點不接地系統(tǒng)單相接地故障區(qū)段在線定位[J].電力系統(tǒng)自動化，2013，37(3)： 110-115.

[3] 林莉，何月，王軍兵，等.中性點不接地電網單相接地時電壓互感器損壞機理[J].高電壓技術，2013，39(5)： 1114-1120.

[4] 張利，楊鵬，司冬梅，等.基于零序功率方向的中性點不接地系統(tǒng)在線故障定位[J].電力系統(tǒng)自動化，2008，32(17)： 79-82.

[5] 薛永端，李娟，徐丙垠.中性點經消弧線圈接地系統(tǒng)小電流接地故障暫態(tài)等值電路及暫態(tài)分析[J].中國電機工程學報，2015，35(22)： 5703-5714.

[6] 王吉慶，沈其英.中性點經消弧線圈接地系統(tǒng)的單相接地故障選線[J].電網技術，2003，27(9)： 78-79.

[7] 王恒山，楊文陵，王門鴻，等.中性點經消弧線圈接地系統(tǒng)虛幻接地故障分析[J].供用電，2012，29(5)： 49-51，55.

[8] 高亞棟，杜斌，趙峰，等.中性點經小電阻接地配電網中弧光接地過電壓的研究[J].高壓電器，2004，40(5)： 345-348.

[9] 蔣心澤，徐永生.中性點經小電阻接地系統(tǒng)接地保護方案探討[J].上海電力學院學報，1998，14(2)： 6-10.

[10] 高立平.中性點經小電阻接地方式的研究與應用[J].電氣應用，2011，30(11)： 24-26.

[11] 湯榮.10kV 系統(tǒng)中性點接地方式的探討[J]. 廣東輸電與變電技術, 2004(4)： 68-70.

[12] 于吉云.淺析10kV線路接地信號動作原因[J].農村電工, 2009(9)： 33.