10kV配网单相接地故障分析及处理措施

梁伟聪

摘要：单相接地是10kV配电网常见故障，由于目前普遍采用中性点非有效接地方式，虽然减少了故障停电时间，但故障准确选线不太容易。文章针对这种技术特点分析了单相接地故障的成因，探讨了有效预防与处理的措施。

关键词：10kV配电网；单相接地；故障处理

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）35-0125-02

单相接地故障是配电网最常见的故障之一，据介绍由单相接地或母线故障引起的停电事故率达到70%。一旦发生接地故障将会对电力系统以及人员造成危害。配电线路母线上的电压互感器可能因有害的零序电流而烧毁，配电设备会由于间歇性的弧光接地以致谐振过电压而损坏，导线落地未及时停运线路也会对过往行人及巡视人员的人身安全构成巨大威胁。所以，快速、有效地解决单相接地故障成为保证配电网安全可靠运行的关键。引起单相接地的原因和“症状”多种多样，有些故障表现得非常隐蔽，这给巡查、处理带来相当难度，因此通过对单相接地故障的分析可以更好地判明原因，并有助于故障的处理和解决。本文从分析10kV配电网单相接地故障成因入手，探讨了预防和处理措施。

1 110kV配电网接地保护方式与单相接地故障成因

1.1 接地保护方式

目前，配电网中性点接地主要采用中性点有效接地与中性点非有效接地两种方式。10kV配电网通常采用中性点非有效接地方式，这种接地方式也称为小电流接地方式，在发生单相接地后允许不立即跳闸，因而在保障供电可靠性方面优势明显。而中性点有效接地方式发生单相接地时会立即跳闸，虽然有利于线路安全，但也引起了停电事故。

中性点非有效接地包括中性点不接地、中性点谐振接地（经消弧线圈接地）、经高电阻接地等方式。以中性点不接地方式为例，只要不发生永久性的单相接地短路故障，可以带故障运行0.5～2h。但如果发生了间歇性弧光接地，它引起的谐振过电压可以达到相电压的2.5～3倍，这足以导致非接地相绝缘击穿并形成相间短路。如果接地故障继续发展至稳定性弧光阶段，则其产生的高热极易烧毁设备。而且在持续接地状态下，非接地相绝缘加速老化，也很容易演变为两点甚至多点对地短路，引起更严重的事故。因此，中性点非有效接地方式迅速判明故障并消除故障是确保线路、设备安全的前提。

1.2 单相接地故障成因

引起10kV配电网单相接地的原因很多，一部分是自然原因，如雷击断线或避雷器被击穿，配变高压引下线被小动物破坏，树枝、塑料袋等漂浮物被风带到线路上等；但更多的是维护不到位或人为破坏所致，如导线在绝缘子上绑扎不牢而致落地或搭在横担上，鸟类筑巢长时间未得到清理，沿线路通道树枝、藤蔓未及时裁剪，绝缘子脏污、破裂没有及时清理、更换，汽车误撞、工程施工误伤、风筝挂线、砍伐树木误碰导线等等。在上述各种原因中绝缘子击穿、导线断线、树木搭接引发了80%以上的单相接地故障。

2 10kV配电网单相接地故障预防与处理措施

2.1 单相接地故障预防措施

对于引发单相接地故障的原因，大部分可以通过采取预防措施进行避免或减少故障发生率，具体措施如下：（1）加强线路巡视和清理通道。检查导线与树木、建筑之间的距离是否安全，查看杆顶、横担之上是否有鸟巢、异物，检查导线在绝缘子上的绑扎是否牢固、绝缘子是否有脏污破损、导线垂弧是否太大等，发现问题及时处理，保证通道畅通和线路安全。（2）定期测试线路中绝缘子、避雷器、分支熔断器等设施的绝缘性能，发现隐患及时消除，维修或更换不合格的设施。（3）对容易发生故障的线路设备进行改造，如绝缘子采用耐脏污性能好耐压等级更高的绝缘子，避雷器采用金属氧化物避雷器，配电线路加装熔断器、分支断路器，检修或更换不合格的配变等。

2.2 单相接地故障定位与选线方法

10kV配电网采用中性点非有效接地方式，发生单相接地故障后只有及时准确地检测出故障分支及故障点，才能迅速排出故障，但在不影响供电可靠性的前提下正确地定位和选线一直是电力领域尚未完全解决的难题。实际运行中的正确选线率只有20%～30%，最理想情况下也只能达到70%～90%。这是小电流接地方式故障特征不明显，兼之负荷谐波干扰与选线方法不完美等多种因素综合影响所致。传统的方法是通过逐条线路拉闸停电来选线，虽然准确率高，但在城市配电网日趋复杂的现状下，采用这种方法不仅耗时多，供电影响范围大，而且根本无法适应配电网自动化的要求。所以，开发自动选线装置并应用于现场是解决这一问题的主要出路。

目前，采用的选线方法主要有以下三类：（1）基于单一判据的方法，包括基于稳态分量的方法、基于暂态分量的方法以及基于注入信号的方法等，每一种根据信号分量的不同，又可细分多种方法，如基于稳态分量的方法包括零序电流基波比幅比相法、零序电流谐波法、负序电流法等。（2）融合多判据选线方法，如Kalman滤波法、Bayes估计法、D-S证据推理法、专家系统推理法、聚类分析法、神经网络、模糊集理论、粗糙集理论等。（3）基于图像、统计、形态等学科的方法，如基于聚类算法的方法、基于相关分析的方法、基于形态学的方法等。

但是，自动选线装置难以适应各种情况，而且也存在误判的可能，因此很多时候仍然需要通过经验、分断、绝缘摇测等传统方法进行确定。经验判断要能够发挥作用，必须靠平时勤于维护和积累资料，所谓“养兵千日，用在一时”，只有对各条线路了如指掌，对其“脾气秉性”心知肚明，才能准确判断接地点。如对线路不熟悉或故障不明显，则应逐杆巡查。采用摇表测量线路的绝缘电阻以判断是否存在接地故障，这种方法是最后的也是最准确的方法。根据统计，10kV配电网绝缘子绝缘不良引起的接地故障次数与偶然原因引起的接地故障次数比例大概为7∶1，说明在排查单相接地故障时应重点检查绝缘子的绝缘性能。另外，在线路节点如配变出口及线路始端、中部、分支处装设单相接地故障指示器，利用信号颜色判断故障点也是简便易行的方法。

2.3 故障处理措施

对于单相接地故障的处理，检修人员应在调度人员的指挥配合下开展排查，一旦确定故障点，首先应转移负荷，再断开开关隔离故障，然后把故障侧设备闸刀开关依次拉下。经汇报请示批准后，开展故障设备的检修工作。如果故障点发生在母线上不能隔离，则需要采取停电检修方式。

检查和处理接地故障，安全方面的措施必须保证。发生接地故障时，在室内距故障点4m范围内，室外距故障点8m范围内，都不允许任何未穿戴保护服装的人员进入。如需进入故障范围检查，必须穿上绝缘服，戴上绝缘手套，并使用专用工器具。不停电接地运行时，必须密切监视设备状况，防止故障扩大烧毁设备。

3 结语

提高供电可靠性与降低配电网单相接地故障率都是电力部门努力的方向，由于单相接地故障准确选线是国际性难题，短期内不大可能有完美的解决方案，在维修实践中仍然需要仰仗一些传统的方法，因此在维修工作中需要不断总结和提高，以达到缩短故障时间，尽快恢复供电的目的。

参考文献

[1] 熊婷婷，曾祥君，王媛媛，等.非有效接地电网单相

接地故障选线技术综述[J].电气技术，2013，

（5）：1-6.

[2] 王亚平，任小虎.10kV配电网单相接地故障成因与排

除方法分析[J].广东科技，2013，（10）：45、59.

[3] 马云飞，闰小鹏，闰小飞.10kV配电线路单相接地故

障研究[J].科技资讯，2012，（32）：93.

[4] 林文，程志兵.10kV线路单相接地故障[J].农村电气

化，2011，（7）：22-23.