单相接地故障在配电线路运行中应如何处理

2011-04-13吴浩东

科技传播 2011年6期

吴浩东

苏州供电局，江苏苏州 215004

0 引言

10kV配电线路是电力输送的终端，在实际运行中，由于电压等级较低，对地电容较小，因此属于小接地电流系统。当小接地电流系统发生单相接地时，由于没有直接构成回路，接地电容电流比负载电流小得多，而且系统线电压仍然保持对称，影响对用户的供电。因此，规程规定允许10kV线路单相接地继续运行不超过2h。但是由于非故障相对地电压的升高，对绝缘造成威胁，严重影响了变电设备和配电网的安全、经济运行，往往在出现单相接地故障时就让线路停止运行。同时配电线路点多、面广、线长，走径复杂，设备质量参差不齐，配电线路一般由架空线路、电缆线路与配电室混合组成，而且又直接面对用户端，供用电情况复杂，线路一旦发生单相接地，故障点往往比较难找。尤其是在雨季、大风和雪等恶劣天气条件下，单相接地故障更是频繁发生。

1 单相接地故障的特征及检测装置

1.1 单相接地故障的特征

变电所信号：警铃响，“某千伏某段母线接地”光字牌亮，中性点经消弧线圈接地系统，还有“消弧线圈动作”光字牌亮；绝缘监察电压表指示：故障相电压降低（不完全接地）或为零（完全接地），另两相电压升高，大于相电压（不完全接地）或等于线电压（完全接地），稳定性接地时电压表指针无摆动，若电压表不停地摆动，则为间歇性接地;中性点经消弧线圈接地系统，装有中性点位移电压表时，可看到有一定指示（不完全接地）或指示为相电压值（完全接地时）消弧线圈的接地报警灯亮。

1.2 单相接地故障检测

由于某种原因导致10kV配电线路发生单相接地故障后，通过变电所10kV母线上运行的电压互感器， 10kV母线绝缘监察装置检测到接地故障并发出接地信号，提示值班员进行处理，经过选线，最终确定发生单相接地故障的相别和配电线路，停运该配电线路，通知运行维护单位，由运行维护单位的运行维护人员负责查找并处理故障。

2 单相接地故障发生的原因

10kV配电线路在实际运行中发生单相接地故障的主要原因有裸导线在绝缘子上绑扎或固定不牢脱落到横担上，绝缘导线长时间与树枝碰，导线在风作用下或导线舞动引起绝缘层的破坏从而发生单相接地;导线断线脱落到地上或搭在横担上；配电变压器高压引下线断线碰横担；设备单相绝缘击穿或接地；用户的跌落式熔断器绝缘击穿；绝缘子击穿等。通过归纳和总结，结合苏州供电公司2010年34例接地故障现象大致分为以下几种类型：

1）金属性接地。接地次数为15次，占整个接地故障次数的44%且多发生在馈电线路上。现象为:故障相电压为零或接近于零，非故障相电压上升为线电压或接近于线电压。2010年10月，某变发“10kV单接”信号，经过我运行人员查找发10kV某线某支线断线，且电源侧断线直接在地面上，造成金属性单相接地。

2）非金属性接地。接地次数为7次，占整个接地故障次数的21%，且多发生在馈电线路上，接地现象为故障相电压大于零，但低于相电压，非故障相电压大于相电压而低于线电压。2010年7月，某1线与某2线在故障抢修结束后恢复送电时发生某1线与某2线有接地信号，单独送某1线或某2线时无接地信号，经过运行维护人员的查找发现故障是由于在一钢杆上低压裸导线（高压由某1线供电）碰钢杆引起。这起单相接地故障是属于罕见的一个特例，而且抢修过程经历了很长时间，给用户的生活、生产用电带来了一定的不便。

3）用户原因：配电线路中用户故障引起的单相接地次数为7次，占整个接地故障次数的21%，主要是由于用户管理不善，引起高压单相接地。在配电线路中用户是占绝大多数的，一旦用户设备发生单相接地故障往往也比较难找，在查找时需要先确定故障范围，然后再分开用户的跌落式熔断器才能发现。

4）铁磁谐振：发生次数为5次，占整个接地故障次数的14%，多发生在变电所，现象为：一相电压下降（不为零），两相电压升高；或两相电压下降（不为零），一相电压升高（或满偏）。出现这类故障变电所往往会通知运行单位先进行10kV线路巡线，分段试送成功以后才能确认故障点所在。2010年11月某变电所Ⅰ段母线连续发出3次接地信号，而且是不同的10kV线路，在运行人员巡线没有发现明显故障点后分别试送成功。这类单相接地故障不是时常出现，但是一旦出现就会造成供电量的损失，给运行维护人员增加无形的工作量，给用户造成无形的损失。

3 单相接地处理办法

3.1 传统处理方法

线路接地时，变电所运行人员在听到告警铃响后，会推拉确定具体的10kV接地馈路，然后电话通知运行维护单位查找故障点并处理。运行维护单位传统的接地查找故障点处理方法可分为2种:经验判断法和推拉法。

3.1.1 经验判断法

一般情况下，运行维护单位在接到变电所某线路单相接地故障通知后，直接由运行维护人员分组对线路进行逐杆逐设备全面巡视，查找故障点，在无法确认明显故障点的情况下，需要凭运行维护人员的经验分析故障线路故障可能存在的点:有无存在未及时处理的树害，设备的历史运行情况，可能引起线路单相接地的点等，判断可能引起的接地点，然后去现场进行确认处理，再试送电确认。

经验判断法的缺点：1）对运行维护单位的要求较高。日常管理基础资料要详实准确，并能实现动态管理，运行维护人员对线路环境、设备情况非常熟悉，否则经验判断就无从谈起；2）在夜晚，由于光线不是很好，当发生接地故障，尤其是不完全接地时，往往很难查找到故障点；3）对特别情况，故障经验法不适用。

3.1.2 推拉法

由线路运行维护人员对线路分段开关进行开断操作，并同时用电话与变电所进行联系，根据操作前后线路接地是否消失来确定接地点的所在范围。图1为××1线接线图。假设××1线单相接地，首先由运行维护单位操作人员拉开分段1#开关，再用电话询问变电所值班人员接地是否消失。

若接地消失，可判定接地点在1#开关以后;否则，可判定1#开关前段肯定有接地点（不能排除1#开关后段没有接地点）。再拉分段2#开关，再询问接地是否消失。然后再依次拉开3#开关，4#开关、5#开关，直至判定接地点的某一支线或干线某一段为止。

图1 1线接线图

推拉法普遍实用与10kV配网线路单相接地故障处理中，但对于极个别情况并不适用。还是以上图为例，在我们处理单相接地故障的过程中曾经碰到过这样的事例：2#开关跳闸，巡线没有发现明显故障点，试送电成功，后来接到调度电话××1线单相接地，拉开2#开关，接地信号无，拉开3#、4#、5#开关，合上2#开关，有接地信号，判断XX支线及2#至3#开关干线有问题，登杆检查，解开XX支线没有发现故障，合2#开关，无接地信号，合3#开关无接地信号，合4#开关无接地信号，合5#开关有接地信号，拉开5#开关有接地信号，拉开4#开关有接地信号，拉开3#开关有接地信号，拉开2#开关有接地信号，拉开1#开关无接地信号，组织人员进行全线巡线，发现31#铁搭上有搭头有烧坏现象，处理完成后，依次合上1#、2#、3#、4#、5#开关，搭上××支线均无接地信号。

3.2 线路绝缘摇测法

线路绝缘摇测法适用在分段、分支开关较多，故障点难以查找，需要尽快恢复送电的线路上，尤其是对于电缆线路此方法比较实用。线路绝缘摇测可用万用表或2500伏兆欧表测量每相线的绝缘电阻。线路绝缘摇测法实施前应首先确保无向试验线路倒送电及产生感应电的可能。在将线路分段的两侧分别摇测绝缘电阻值，将摇测点两侧绝缘值进行比较，较低的一侧应为故障段。这种方法既可对线路进行绝缘水平监测，总体掌握线路绝缘情况，又适用于传统处理方法查找不出线路接地故障时的情况。按此法查找故障段每次可将故障范围大致缩小1/2，故一般5次以内即可将故障范围缩小到线路总长的1/32长度，大致可以找到故障点。

在用线路绝缘摇测法查找线路接地故障时，判断故障段的故障相前，应确保线路配电变压器和电容器均被可行断开，否则，绝缘摇表示分别摇测的三相绝缘值其实是三相相通的绝缘值，比真正的单相绝缘值要小许多。对于架空线路而言，晴天摇测绝缘电阻时经验值大于100mΩ为合格，若在晴天摇测中配电变压器丝具没有被拉开，则经验值大于50mΩ即为合格;经验是低于40mΩ为不合格，若测试中配电变压器丝具没有被拉开，则低于30MΩ即为不合格。对于电缆线路，如果某相对地绝缘电阻值在30千欧以下，则说明该相线有接地点；当电缆线路发生断芯故障时，可将电缆线终端的三根相线和中性线并接起来，用万用表在线路首端分别测量每两相线之间和相线与中性线之间的电阻。如果电阻不大，则说明电路是完好的;如果电阻值高达数千欧，则说明电路有断芯处;如果三相对中性线的电阻都是很大，而三相之间的电阻不大，则可断定中性线有断芯处。

图2 ×2线单相接地

图2为某日接变电所电话××2线单相接地，经过巡线没有发现明显故障点，由于当时是夜晚，为了尽快找出故障点，恢复送电。我们在抢修过程中就利用绝缘摇测法进行了测量，分开1#、2#、3#开关，在2#开关点两侧进行测量时，两侧的绝缘数值相差不大；在3#开关点两侧进行测量，2#与3#开关之间绝缘值为200mΩ，3#与4#开关之间为20mΩ左右，判断故障点存在于3#与4#开关之间，组织人员登杆检查很快发现干线上某杆上瓷瓶损坏，更换瓷瓶后恢复送电正常。