10kV单相接地故障引起断路器跳闸的分析

赵小红

【摘  要】国家电网建设不仅是关乎人民生活质量的基础建设，更是为我国的经济发展铺平了道路，电网的运行和发展关系到人民财产、企业生命安全和经济效益，出不得半点问题。对于电网中的10kV 配电线路，一旦发生单相接地故障，将直接影响到人民生命、企业财产安全和供电企业的经济效益。基于此，本文主要分析了10kV单相接地故障引起断路器跳闸。

【关键词】单项接地;10 kV 电力系统;故障

引言

10 kV 配电线路经常会出现接地故障，从而使设备的安全性和经济性受到巨大影响。因此，相关人员需要在技术和设备层面展开深入研究，以防止或减少接地故障情况的出现，进而提升系统运行的稳定性。

1中性点不接地系统

1.1优点

中性点不接地系统也被称之为小电流接地系统，其最重要的优势在于一旦发生单项接地的事故，对整个供电系统电压的对称性并不会造成实质性的影响。同时，运用这种方式，即便发生了单项接地事故，产生的电流也比较小。理想情况下，整个供电网络还可以平稳运行大约2 h，即带故障运行。因此，中性点不接地系统被广泛应用于配电网点多、居民用电需求量大的区域。

1.2问题

但是，这种接地系统也存在着比较严重的问题。长期使用过程中，电路中绝缘设施中的薄弱环节存在被电弧击穿的风险。这是由于非故障两端相对的电压在短时间内急速升高，而电压的升高很可能会造成设备的短路，使事故进一步恶化，最终影响到整个供电网络。如果产生了弧光接地现象，则有可能对供电设备内部元器件产生严重的损害，使得整个供电网络陷入瘫痪。

1.3处理单项接地事故的选线方式

传统选线方式中，对于常规变电站处理10 kV 单项接地事故，通常选择绝缘监测装置。工作原理是当发生单项接地事故时，开口的二次端会出现零序的电压，此时利用公用线的三项五柱电压互感器向监测中心发出接地故障的信号，信号输送完毕后，绝缘监测装置开始对故障线路进行排查，通过逐次排查，最终确定发生单项接地故障的线路，从而完成事故的反馈工作。

1.4中性点不接地系统的选线功能

地方电力集团架设的10 kV 电力系统以架空线与电缆混合为主。这种线存在一定的弊端，突出表现是出现单项接地故障的概率较高，整个供电系统的电容电量较小，因此选择中性点不接地的方式较为稳妥。通常采用的是集中式的微机小电流线装置，其工作原理是一旦小电流系统（主要指中性点不接地系统）发生了单项接地事故，发生故障的线路的零序电流等于没有发生故障的路线的零序电流之和。

2中性点经小电阻接地系统

2.1优势

当配电网中的电容电量较大时，需采用中性点经小电阻接地系统。当电流大的供电电路出现单项接地事故时，故障电流会非常大，单项接地事故会转化为非常危险的相间短路事故。这是因为陕西省地方电力集团的电力网络建设常用的是架空线与电缆混合出线方式，接地事故所产生的电弧无法自行消失，会对周围电路上的绝缘设施产生强大的冲击，最终烧毁绝缘装置，并发展为相间事故。因此，一旦大电流线路发生单项接地故障，需要在第一时间对故障线路进行移除，以防事故的影响进一步扩大。如果采用中性点不接地系统，其发生故障也能保证正常运行的优点就会变为非常危险的缺点。需要采用经小电阻接地的方式，消除谐振过电压，稳定供电网络。

2.2作用原理以及作用

分析实际跳闸案例发现，90% 以上的跳闸事故都属于瞬时故障，对出现故障的线路进行检查并没有发现明显的故障点，因此可以考虑采用三相一次重合闸功能。此功能可以大大提高电力供应的连续性，在处理瞬时故障方面具有很大的优势。采取三相一次重合闸功能时，需注意以下三点。首先，为了确保10 kV 馈电线路的主变线圈和断路器不受破坏，需要设置电流速断保护，考虑到10 kV 馈电线的实际情况，可以采用闭锁重合闸作为电流速断保护的主要方式。

观察10 kV 中性点经过16 Ω 电阻接地的运行情况后，对于电力系统新建站的10 kV 电路保护重合闸简化方面又提出了新的要求。首先，对于不经电流闭锁启动重合闸，可以考虑采用经常使用的“不对应启动重合闸”方式，利用其简单安全的特点保证电力供应的持续性。其次，对于经电流闭锁启动重合闸，其电流值的控制应该根据具体情况进行不同操作。如果动作电流大于额定流值，需要保护不重合;如果动作电流小于额定流值，应该进行重合。最后，在重合闸功能投退时需要增设硬压板，使工作人员能够更加方便、快速地进行重合闸的投退工作。

3单相接地故障预防方法

3.1加强配电线路检查

为了加强对配电线路的检测，尽可能从根本上避免接地故障的发生。在实际供电过程中，要派有关人员定期对配电线路的损坏情况进行检查，检查建筑物、树木等隐患进行消除。例如导线是否固定或捆绑牢固，杆顶是否有鸟巢，拉紧螺栓和横担是否松动，绝缘子固定螺栓是否松动，电缆是否断裂，导线垂度是否过小或太大了。如果发现可能导致单相接地故障的因素，应及时采取措施防止故障发生。

3.2分线、分路、开关安装

配电线路上的分段、分路、开关安装，不仅能在接地故障发生后有序地进行故障排除，不仅能缩减故障区间，减少故障排除时间，而且降低故障排除人員的工作强度，提高了工作效率，有效减少停电检修时间，更好地保证用户用电的顺利进行，减小因为停电带来的不必要的损失。

3.3选择绝缘性更好的绝缘体

在条件允许的情况下，根据实际情况更换配电线路的绝缘体，采用绝缘性能更好的绝缘体能有效提高配电网本身的绝缘强度，降低单相接地的概率。

3.4应用新技术和新设备

为防止电网10kV 配电线路在运行中单相接地故障，可采用以下新技术和新设备。

（1）安装小电流接地自动选线装置。小电流接地自动选线装置能自动选择引起单相接地故障的线路。该装置不仅选线精度高，所需时间短，减少了不接地的概率，而且能防止故障扩大，提高供电的实际可靠性。在使用过程中，应注意零序电流互感器与本装置的配合使用，使其发挥应有的作用。

（2）安装单相接地故障检测系统。在配电插座出口处安装信号源，在配电线路起、中、支线上安装单相接地故障指示灯，指示故障区段。当配电线路发生单相接地故障时，可根据指示灯上的颜色变化来确定故障范围，以便快速找到故障位置。

（3）变电所、配电线路使用的原金属氧化物避雷器和FS-10 阀式避雷器均由防爆型自动断线过电压保护装置替代。该装置在进行过电压保护时具有良好的放电效果，能有效降低绝缘子击穿的概率，多次雷击后电网仍能稳定运行。此外，在长期运行中经常发生的雷击破坏和雷电锐化时，隔离装置能可靠地隔离，从而避免了配电线路永久性接地故障、人身安全、设备安全等问题。

结束语

我国城市化进程的不断加快一方面为城市的发展提供了源源不断的动力，另一方面也对城市供电网络的稳定运行提出了严峻的考验。特别是在发生单项接地事故时，易造成跳闸现象，影响正常用电。

参考文献：

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[2] 张衡武.10 kV 电力系统单相接地故障排查方法[J].科技传播，2013，（17）：171，184.

[3] 姜学瑞，魏绍峰.浅析电力系统10 kV 配电线路单相接地故障[J].化工管理，2017，（35）：8.

[4] 宋芳举.小电流接地系统单相接地故障分析判断与处理[J].中国新技术新产品，2012，（24）：148.

（作者单位：国家能源集团神东煤炭集团供电中心）