10kV配网单相弧光接地故障及调度处理建议探究

黄小明

10kV配网单相弧光接地故障及调度处理建议探究

黄小明

（国网福建南安市供电有限公司）

对于10kV配电网而言，单相弧光接地故障是影响其安全运行的一大威胁，加之单相弧光接地故障的发展速度较快，因此，怎样在故障发生的最初阶段便有效控制并隔离故障，是决定电网安全运行的关键。本文就10kV配电网中单相弧光接地故障及其调度处理进行两条一定的探讨，旨在加强对此类故障的预防与处理。

10kV；配电网；单相弧光接地故障；调度处理

1 弧光接地故障存在的危害

电力系统可分为大电流接地系统与小电流接地系统，其中小电流接地系统主要包括高阻接地，消弧线圈接地以及不接地等。我国3～66kV电力系统大多数采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式，也就是小电流接地系统，10kV配电线路属于小电流接地系统[2]。系统电容电流远远未达到继电保护跳闸的整定值，因此，当小电流接地系统出现了单相接地故障时，故障系统并不会立即跳闸停止运行，而是会在一定时间内依然保持运行状态，并且在运行时，中性点电压位移会使非故障相电压升高成线电压，若是无法及时找到故障并隔离，很容易会进一步发展成单相弧光接地故障，特别是当电缆线路上出现故障时。在实际运行过程中，10kV配电线路经常发生单相接地故障，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。由于单相接地故障引发的危害主要表现在：

（1）对变电设备的危害。出现单相接地故障后，母线上的电压互感器铁芯会呈饱和状态，并增加磁电流，若是依然长时间持续运行，会烧毁电压互感器，使设备受损，引发大面积停电事故。另外，单相接地故障还可能引发谐振过电压，并且是超出正常范围几倍的压值，对于变电设备的绝缘存在严重的安全隐患。甚至于击穿变电设备绝缘，从而发酵成更大的安全事故。

（2）对配电设备的危害。单相接地故障可能引发间歇性弧光接地，并进一步发展成为相间短路等故障，还可能烧毁部分配电变压器，并引发电气火灾事故。

（3）对供电可靠性的影响。单相接地故障还会降低供电的稳定及可靠性，在发生故障后，就必须进行人工选线以及发生单相接地配电线路的停运等举措，在这个过程中，不得不中断正常供电，用户的用电得不到良好保障，尤其是在大风大雨等恶劣天气下，可能会造成长时间且大面积的停电，更不利于供电的稳定与可靠性。

（4）对线路的影响。由于配电线路接地直接或间接对大地进行放电，因此，在发生单相接地故障时，电能消耗较大，而其运行时间被依规定被限制在2h内，还可能会加重电能损耗，并使设备受损甚至是烧毁设备。

（5）电弧燃烧会产生很高的温度，不利于电气设备的安全，也可能危及到周边的人和物。

2 单相弧光接地故障的发生原因

很多因素都会导致10kV配电网单相弧光接地发生故障，其中可主要归结为两类。一种是自然因素，当雷击断线或者避雷器被击穿时，小动物可能破坏到配变高压的引下线，配电网线路上还会存有一些漂浮物。再就是人为因素，由于维护不到位或者是蓄意的破坏，都会使其发生故障，尤其是因维护工作不到位会加大故障发生率。如导线在绝缘子上未绑扎牢固而使其掉落在地或者是搭在横担上；未及时清理鸟类筑巢留下的痕迹；对于线路沿线额树枝与藤蔓也没有及时进行裁剪；没有及时清理已经脏污或是受损的绝缘子等[3]，这些因素都会增加单相弧光接地故障的发生几率。

中性点非有效的接地方式，也被称为小电流接地，是10kV配电网中被使用得最多的一种接地方式，单相接地之后可以不立即执行跳闸，具有较强的供电稳定性与可靠性。但是这种接地方式也有其一定的缺陷，即在单相接地发生后，会立即跳闸，虽然这能在一定程度上起到保护线路的作用，但也极容易引发停电事故。中性点非有效接地中，主要又分为三种接地，即中性点不接地、中性点谐振接地及中性点经高电阻接地等。其中的中性点不接地方式，在不出现永久性单相接地短路故障的前提下，即便有故障也能带着故障运行1h左右。

3 单相弧光接地故障的预防与处理

3.1 故障预防措施

很大程度上，均可通过有效的预防措施降低甚至是避免10kV单相弧光接地发生故障，在对其进行预防措施额处理过程中，往往会采取到这三种预防措施：①重视线路巡视，及时清理通道，在日常运行时，对于导线和树木以及建筑之间的距离要随时予以检查，确定其是否足够安全，同时还应查看杆顶和横担上面是否留有鸟巢及其他异物，确定绝缘子的整洁及完好性等，一旦发现一以上这些情况，需及时处理干净，以保证线路通道的顺畅及其安全性。②对于线路中各项设施的绝缘性能应定期进行测试，如绝缘子、避雷器和分支熔断器等，发现其存在安全隐患时应即刻予以解决，同时，及时更换或维修不合格的设施。③某些线路设备较容易发生故障，因此需及时对其进行改造，如，可采用耐脏污和耐压级别更高的绝缘子，采用金属氧化物避雷器，将熔断器与分支断路器安装进配电线路[1]。另一方面，将单相接地故障指示器装在诸如配变出口以及线路初段到分支处的各个线路节点上，当出现故障时，故障发生的位置便可通过信号颜色来做出较为准确的判断，以加强故障处理效率。

3.2 故障定位和选线方式

由于中性点非有效接地方式是10kV配电网中使用最为广泛的一种接地方式，因此当出现单相接地故障时，应立即查明各类故障的分支及其故障点，并在配电网供电可靠性不会受到影响的同时，准确定位出单相接地故障及其选线方式，然而在这个过程中存在的难题同样也是电力行业发展中的一大难点。在实际运行过程中，各项设备往往只有25%左右的正确选线率，当发生接地故障时，通常可借助逐条线路拉闸停电的方式来进行选线，此种方法具有较高的准确性，但相对来说，其所需的时间也更长，且供电影响范围波动大，很难达到当前配网自动化发展的要求。因此，想要更好解决目前配电网中的选线问题，关键便是要加强对配电网自动选线装置的开发及其应用。

配电网选线方式目前主要有基于单一依据、融合多判据选线以及基于图像与统计及形态等学科等三种选线方式。①基于单一判据选线方式，其中又主要包括有基于稳态分量、暂态分量以及注入信号等方式。②融合多判据选线方式，其中又主要包括有Bayes估计法及粗糙集理论等方式[4]。③基于图像与统计及形态等学科的方式，其中要特别注意的是，配电网中的自动选线装置无法良好适应突发的各种状况，很大程度上会导致其工作时出现误判问题，这就需要不断的积累经验，加强对分断与绝缘遥测等传统方法的确定，同时，通过经验准确判断出故障的产生原因。而若是不熟悉各线路，发生故障时，便无法及时判断出故障发生的具体位置。因此，必须在日常工作过程中，加强对相关方面的经验积累，能全面了解与掌握配电网中的各个线路，这样才能在发生故障后的第一时间找到故障接地点，从而以最快速度解决故障，确保生产的正常运行。另外，在判断接地故障时，往往会使用摇表来测量线路的绝缘电阻这一方式，并且也取得了不错的成效。

3.3 故障处理措施及调度处理

应及时处理配电网单相弧光接地故障，避免发生更严重的问题，同时，调度人员应做好检修人员的工作安排及规划，及时调配好检修人员，使其能有序且有效的排查故障，确定故障发生点后，及时转移故障，之后将开关断开隔离故障，并依次拉掉故障侧设备的闸。如，若是电网调度系统不断显示母线反复接地且持续性出现复位的信号，消弧线圈出现位移过限及设备故障，便可知电弧接地出现故障[5]。与此同时，还会随着母线上电容器发生过电压保护现象，既可确定出现了单相电弧接地故障，根据其故障的发生与保护原理而言，处理这类故障时应特别注意这三点：①对于小电流系统，应严格把控好其电缆的选择及数量的配置。电弧接地时，出现故障的电缆线上电容电流往往很大，十分有利于配置小电流电网内的线缆，因此，这个时候进行小电流选线装置的选择，其结果往往更尽如人意。②加大对电缆故障的测寻力度，之所以发生单相弧光接地故障，多半是因为固体绝缘介质的积累性损伤所致，可以说与电缆故障息息相关。③在单相弧光接地时，存在着十分严重的过电压问题，且这种问题对压变及电容器的运行存在很大的安全隐患，因此，必须重视并加强对相关压变及电容器运行状态的监控。

4 结束语

综上所述，伴随着我国经济的腾飞，电力行业也因此获得较大的发展，随之而来的还有各种各样的故障问题，而配电网单相弧光接地作为其中比较经常出现的故障，加强对其的预防与隔绝以及处理，能够大幅度提升供电可靠性。作为电网运行人员，既要加强对设备的维护与管理，还应通过有效的判断出故障产生原因，从而及时处理与解决故障，避免给电网造成更大的损失。

[1]林常真，商云龙，陈宁.配网接地故障概率计算模型的建立及应用[A].企业基础管理与管控模式创新——2015全国电力行业企业管理创新论文大赛获奖论文[C].2015：2.

[2]吴文权.浅谈10kV配电线路故障分析及防范措施[A].同行，2015，9（上）：2.

[3]冉锐.弧光接地过电压的快速识别与抑制研究[D].重庆大学，2010.

[4]李文波，刘孟.10kV单相接地故障分析及预防[J].中国电力企业管理，2011，22：108.

[5]黄强.配网弧光接地故障及应对措施[J].计算机光盘软件与应用，2012，09：84～85.

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2016-10-19