10 kV配电线路单相接地故障与变压器防雷措施

2011-08-15福建龙海市供电有限公司黄越强

河南科技 2011年22期

福建龙海市供电有限公司黄越强

福建龙海市供电有限公司黄越强

10 kV配电线路经常发生单相接地故障，尤其是在恶劣的天气条件下，单相接地故障更是频繁发生。在2009年某公司的20次异常中，单相接地故障占了5次，在2010年的23次异常中，单相接地故障占7次。单相接地故障发生后，故障相对地电压降低，非故障两相的相电压升高，但线电压却依然对称，因而不影响对用户的连续供电，系统可运行1～2 h，这也是小电流接地系统的最大优点。但是，若发生单相接地故障后电网长时间运行，会严重影响变电设备和配电网的安全经济运行。

一、单相接地故障产生的主要原因

通常情况下，发生单相接地故障的主要原因有：导线在绝缘子上绑扎或固定不牢，脱落到横担或地上；导线断线落地或搭在横担上；配电变压器高压引下线断线；导线风偏过大，与建筑物距离过近；配电变压器高压绕组单相绝缘击穿或接地；配电变压器台上的避雷器或熔断器绝缘击穿；同杆架设导线上层横担的拉线一端脱落，搭在下排导线上；导线上的分支熔断器绝缘击穿；绝缘子击穿；线路落雷；树木短接等。

二、单相接地故障造成的危害

1. 对配电设备的危害。单相接地故障发生后，可能产生间歇性弧光接地，造成谐振过电压，产生几倍于正常电压的过电压，过电压将进一步使线路上的绝缘子绝缘击穿，造成严重的短路事故。

2. 对配电网的危害。严重的单相接地故障，可能破坏区域电网系统稳定，造成更大事故。

3. 对变电设备的危害。10 kV配电线路发生单相接地故障后，电压互感器铁芯饱和，励磁电流增加，如果长时间运行，将烧毁电压互感器,造成更大事故。

4. 对供电可靠性的影响。发生单相接地故障后，要进行人工选线，对未发生单相接地故障的配电线路进行停电，中断正常供电，进而影响供电可靠性。

5. 对线损的影响。发生单相接地故障时，由于配电线路接地直接或间接对大地放电，将造成较大的电能损耗，如果按规程规定运行一段时间（不超过2 h），将造成更大的电能损耗。

6. 对人身的危害。对于导线落地这一类单相接地故障，如果接地配电线路未停运，可能发生人为触电伤亡事故。

三、单相接地故障预防及处理办法

1. 预防方法。采用以下几种方法可以预防单相接地故障发生：对配电线路定期进行巡视，主要是看导线与树木、建筑物距离，导线在绝缘子中的绑扎和固定是否牢固，绝缘子固定螺栓是否松脱，横担、拉线螺栓是否松脱，拉线是否断裂或破股，导线弧垂是否过大或过小等。在农村配电线路上加装分段开关，缩小故障范围，减少停电面积和停电时间。对配电变压器定期进行试验，对不合格的配电变压器进行维修或更换。对配电线路上的绝缘子、分支熔断器、避雷器等设备进行绝缘测试，不合格的及时更换。在配电线路上使用高一级电压等级的绝缘子，提高配电网绝缘强度。

2.接地故障处理办法。配电线路发生单相接地故障后，运行维护单位应立即组织人员巡视线路，查找故障点，在查找过程中采取分片、分段、分设备的排除法，并结合绝缘摇测、蹬杆检查等办法，尽快找到故障点并消除故障。

四、配电变压器雷害原因及防雷措施

雷击对配电变压器造成损坏的情况也是非常严重的。2009年某公司10 kV配电变压器共损坏12台，其中因雷击损坏8台，占66.6%；因高低压侧熔丝配备过大损坏 2台，占 16.7%；因其他原因损坏 2台，占 16.7%。数据表明，雷击是配电变压器损坏的主要原因。

1. 配电变压器的安装位置不合适，易遭雷击。众所周知，高地势是最易受雷击或感应放电的高发地带。因此，一般山区选择 10 kV配电变压器的安装位置时，除考虑用电负荷中心、便于高压侧电源接线和低压侧出线等因素外，还要考虑尽量避开雷击区，尽可能不要将配电变压器安装在制高点处，并严格按照有关规程的规定做好防雷措施。

2. 接地极接地电阻阻值偏大，造成雷击。配电变压器损坏在山区高地势地带，土壤的电阻率一般比较高，安装避雷器接地装置时若不做特殊降阻处理，且接地体埋深不够，势必造成接地电阻不合格；如果接地装置日常无人维护，长年失修，也会导致接地电阻超过规定值。这样当雷电电流通过避雷器沿接地极向大地释放时，由于接地极接地电阻阻值过大，致使雷电电流释放受阻，强大的雷电电流一部分被迫向配电变压器或线路方向释放，造成配电变压器损坏。

3. 避雷器未做交接试验或损坏后发现不及时，造成雷击配电变压器损坏。在安装之前，必须首先核对避雷器铭牌，其规格是否与安装地点的要求相符合，同时应对避雷器认真进行交接试验，验证其性能是否符合出厂标准和《电力设备预防性试验规程》的相关规定，各种部件应完整，瓷绝缘无损伤。

4. 避雷器的接地引下线不符合规程要求，雷电电流不能泄入大地。目前，避雷器接地引下线主要存在下列问题：有的未按照规程规定进行正确安装，而采用简单捆绑的方法，经过一段时间，捆绑部位将会松动脱落；有的接地引下线受外力破坏发生断裂、丢失；有的接地引下线连接点紧固不牢，存在虚接现象等。

5. 正、反变换过电压的产生，损坏配电变压器。大部分 10 kV配电变压器高压侧都装有避雷器，但低压侧未装设避雷器或击穿保险，装设的避雷器或击穿保险未投入等，同时防雷接地与工作接地共用一套接地装置。在这样的配置下，配电变压器很容易产生变换过电压。当 10 kV配电变压器低压侧线路遭受雷击时，通过变压器二次绕组的冲击电流产生的感应电动势，将按配电变压器的变压比即25倍作用于高压绕组上，瞬时冲击电压高达 200 kV，远远超过变压器高压绕组的允许冲击电压75 kV，由于配电变压器中性点的绝缘水平较低，很可能发生高压侧绕组绝缘击穿故障。因此，在10 kV配电变压器的低压侧加装避雷器或击穿保险，既可以有效地保护配电变压器低压侧绕组，同时还能保护高压侧绕组免遭变换过电压影响，这对减少配电变压器事故，提高供电可靠性，具有重要的意义。