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10kV配电线路单相接地的故障及其处理

电力系统可分为大电流接地系统(包括直接接地、经电抗接地和低阻接地)、小电流接地系统(包括高阻接地,消弧线圈接地和不接地)。我国3~66 kV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,即为小电流接地系统。

在小电流接地系统中,单相接地是一种常见故障。

10kV配电线路在实际运行中,经常发生单相接地故障,特别是在雨季、大风和雪等恶劣天气条件下,单相接地故障更是频繁发生,单相接地故障更为频繁。

发生单相接地后,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1~2h,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。

 

单相接地故障的特征及检测装置
1、单相接地故障的特征
中央信号: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;
发生弧光接地时,产生过电压,非故障相电压很高,电压互感器高压保险可能熔断,甚至可能烧坏电压互感器。
2、真假接地的判断
电压互感器一相高压熔断器熔断,发出接地信号。发生接地故障时,故障相对地电压降低,另两相升高,线电压不变。而高压熔断器一相熔断时,对地电压一相降低,另两相不会升高,线电压则会降低。
用变压器对空载母线充电时,断路器三相合闸不同期,三相对地电容不平衡,使中性点位移,三相电压不对称,发出接地信号。
这种情况只在操作时发生,只要检查母线及连接设备无异常,即可以判定,投入一条线路或投入一台所用变压器,即可消失。
系统中三相参数不对称,消弧线圈的补偿度调整不当,倒运行方式时,会发出接地信号。此情况多发生在系统中倒运行方式操作时,经汇报调度,在相互联系时,了解到可先恢复原运行方式,消弧线圈停电,调整分接开关,然后重新投入,倒运行方式;在合空载母线时,可能激发铁磁谐振过电压,发出接地信号。
此情况也发生在倒闸操作时,可立即送上一条线路,破坏谐振条件,消除谐振。
3、检测装置
对于绝缘监察装置,通常采用三相五柱式电压互感器加上电压继电器、信号继电器及监视仪表构成。
它由五个铁芯柱组成,有一组原绕组和二组副绕组,均绕在三个中间柱上,其接线方式为Ynynd。
这种接线的优点是:
第一副绕组不仅能测量线电压,而且还能测相电压;
第二副绕组接成开口三角形,能反映零序电压。
当网络在正常情况下,第一副绕组的三相电压是对称的,开口三角形开口端理论上无电压,当网络中发生单相金属性接地时(假设A相),网络中就出现了零序电压。
网络中发生非金属性单相接地时,开口两端点间同样感应出电压,因此,当开口端达到电压继电器的动作电压时,电压继电器和信号继电器均动作,发出音响及灯光信号。
值班人员根据信号和电压表指示,便可以知道发生了接地故障,并判定接地相别,然后向调度值班员汇报。但必须指出,绝缘监察装置是与母线共用的。
发生单相接地故障的原因
导线断线落地或搭在横担上;

导线在绝缘子中绑扎或固定不牢,脱落到横担或地上;
导线因风力过大,与建筑物距离过近;
配电变压器高压引下线断线;
配电变压器台上的10 kV避雷器或10 kV熔断器绝缘击穿;
配电变压器高压绕组单相绝缘击穿或接地;
绝缘子击穿;
线路上的分支熔断器绝缘击穿;
同杆架设导线上层横担的拉线一端脱落,搭在下排导线上;
线路落雷;树木短接;鸟害;飘浮物(如塑料布、树枝等);
其它偶然或不明原因。
单相接地故障的危害
1、对变电设备的危害
10kV配电线路在出现单相接地故障后,变电站10kV的母线上的电压互感器检测不到电流,则是会在开口三角形上产生零序电压、电流增加等,如果运行的时间过长,就会导致电压互感器的损坏。
  单相接地故障后,也有可能会出现谐振过电压的情况。谐振过电压是正常电压的几倍大小,因此严重的话会对变电设备的绝缘保护装置产生危害,造成变电设备绝缘部分的击穿,从而导致重大事故的发生。
2、对配电设备的危害
单相接地故障还有可能会导致间断的弧光接地现象,同时谐振过电压会击穿绝缘保护层,产生线路的短路事故,出现配电变压器烧毁的事故,使线路上的避雷器、熔断器绝缘击穿、烧毁,也可能发生电气火灾事故。
3、对区域电网的危害
 严重的单相接地故障,可能破坏区域电网的稳定,造成更大事故。 
4、对人畜的危害
像导线落地这种类型的单相接地故障,一旦出现配电线路持续工作的情况,那么同配电设备近距离的行人以及线路的检查人员(尤其是夜间的线路检查人员),极有可能发生跨步电压产生的电击事故,还有可能会发生牲畜被电击的事故。
5、对供电可靠性的影响
10kV配电线路接地,除了要进行人工的选线之外,还会对没有出现单相接地故障的配电线路进行停电,暂停对其他用户的正常供电,这对供电企业来说,会直接影响其供电的可靠性,同时单相接地故障还要进行配电线路的停止运行,对配电线路中出现故障的线路进行查找和维修,在维修期间无法做到对用户进行正常的供电,特别是在庄稼生长期、大风、雨、雪等恶劣气候条件,和在山区、林区等复杂地区,以及夜间、不利于查找和消除故障,将造成长时间、大面积停电,对供电可靠性产生较大影响。
6、对线路的影响
10kV配电线路中的单相接电故障,其中的配电线路中接地会产生大量的大地放电现象,这种大量的放电属于一种直接的电能损耗,根据电力企业的相关规定,这种配电线路的接地运行不能够维持2个小时以上,一旦超过2个小时,会造成大量的电能浪费
7、造成电量的损失
10kV配电线路接地过程中,平均的接地电流处于6到10A之间,根据现今的电力水准计算,会产生约34560kVH的电能浪费。
单相接地故障的方法和处理
1、小电流接地自动选线装置
在10kV配电线路接地故障发生的过程中,可以采用在变电所中进行小型电流接地进行自动选线的设置装备,这种小型电流接地自动选线的装置可以在配电线路接地之前进行配电线路接地的测量
同时,针对配电线路的实际应用,应该要更加注重小电流接地自动选线装置和各个配电线路中的出现间隔中的零序电流互感器进行密切的合作
2、单相接地故障检测系统
目前的配电系统中,大部分的变电站配出都开始使用信号源,其位置分布分别在配电线路的开始处、中间以及末端处,指示器能够明确的告诉我们故障的实际发生位置、更加迅速的处理线路的故障问题。
3、其次还可以采取以下预防办法
对配电线路定期进行巡视,主要检查导线与树木、建筑物的距离,电杆顶端是否有鸟窝,导线在绝缘子中的绑扎或固定是否牢固,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。
对配电线路上的绝缘子、分支熔断器、避雷器等设备应定期进行绝缘测试,不合格的应及时更换。
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。
在农村配电线路上加装分支熔断器,缩小故障范围,减少停电面积和停电时间,有利于快速查找故障点。
在配电线路上使用高一电压等级的绝缘子,提高配电网绝缘强度。
4、发生单相接地故障后的处理办法

当配电线路发生单相接地后,变电所值班人员应马上作好记录,迅速报告当值调度和有关负责人员,并按当值调度员的命令寻找接地故障,当拉开某条线路的断路器,接地现象消失,便可判断它为故障线路。