农网10kV配电线路单相接地故障的检测和处理

农网10kV配电线路单相接地故障的检测和处理

邵杰周涛

烟台市光明电力服务有限责任公司招远分公司山东招远265400

摘要：随着农村电网改造工程的实施，农村10KV配电线路由原来的"两线一地"供电方式改造为中性点不接地的"三相三线"供电方式。10KV配电线路供电方式的改变，增强了配电线路的绝缘水平，降低了配电线路跳闸率，提高了供电可靠性，减少了线路损耗，意义重大。

关键词：配电网；线路；单相接地；故障危害；检测；处理方法

1发生单相接地故障的原因

经分析，发生单相接地故障的原因有：①线路导线或台架的引下线发生断线落地或搭挂在横担上；②线路绝缘子或10KV避雷器或10KV熔断器绝缘被击穿；③经树木短接；④配电变压器高压绕组单相绝缘被击穿或接地；⑤线路落雷；⑥同杆架设导线上层横担的拉带一端脱落，搭挂在下排导线上；⑦导线风偏过大，与建筑物距离过近；⑧鸟害或飘浮物（如塑料布、树枝等）。

2单相接地故障检测方法和比较分析

2.1传统的检测方法

1）插入电阻法。以前曾广泛使用过，但由于在消弧线圈上插入的电阻容量和体积很大，接地电流增加，可能引起事故扩大，因而淘汰。

2）暂态零序功率法。由于其原理上存在当故障瞬间电压u(t)≈0，暂态故障电流的自由分量很小，首半波电流较小，可能导致灵敏度不足而拒绝动作的缺陷，虽然出现这种情况的概率不高，但总是有“死区”，因而其使用范围受到限制。

3）五次谐波零序功率法。现多数地区使用此法进行检测，例如MLN-98（微机型）就是目前使用较多的一种。当发生单相接地故障时，通过运行在变电站10KV母线上的电压互感器（TV），用绝缘监察装置检测到接地故障信号并发出相应信号，以提示变电站值班员进行处理。经过选线，最终可确定发生单相接地故障的配电线路，并加以停运，以便由配电线路的运行维护入员进行故障点的寻测和处理。

2.2“S注入法”TY型小电流接地系统单相接地选线与定位装置

近年来，一种通过运行中的TV向接地线注入信号，再应用信号寻踪原理实现故障检测的“S注入法”TY型小电流接地系统单相接地选线与定位装置在国内逐步采用和完善。这种装置的原理不同于以往的插入电阻法、暂态零序功率法和五次谐波零序功率法，它兼具选线和具体定位的作用，值得推荐使用。该装置由主机和信号电流检测器二部分构成。主机发出的信号通过TV二次端子接入并由故障线路接地点流回。信号检测器插在主机内部（TY-01）或安装在各条出线绝缘距离以外（TY-02）检测选线。当配网发生单相接地故障时，TY-01型装置自动起动，向故障相注入一个特殊信号，工作入员便可通过辨识该信号而找到故障点。当线路某点发生单相接地时，变电站10KV母线TV二次开口三角绕组输出约100V电压使装置起动，装置自动判出A相发生接地故障，并向对应的TV二次端口-n注入220Hz的特殊信号。该信号经TV变换后在10KV系统故障相与大地之间形成的回路中流动。工作入员使用专用的无线检测器跟踪接收该信号，即可达到选线和定位目的。

3单相接地故障的处理和比较

3.1传统的处理方法

当配电线路发生单相接地故障后，经入工选线或小电流接地自动选线装置选线后，运行维护单位立即开始组织入员巡视线路，查找故障点。查找的办法基本采取分区、分片、分段、分支、分设备的“排除法”与绝缘摇表、蹬杆检查等相结合的办法，主要针对导线断线、绝缘子被击穿和树木短接等最主要故障成因开展查找。如果用此办法未查找到故障点，则再要求调度对故障线路试送电一次。如果送电成功，则认为可能是其他不明偶然原因造成；如果不成功，则采用分段试送排除法继续查找，直到查找到并消除故障为止。

3.2推荐采用先进的处理方法

1）目前部分地区已经逐步开始安装单相接地故障检测系统，在变电所的配出线出口处加装信号源，在配电线路始端、中部和各分支处三相导线上加装单相接地故障指示器。配电线路发生单相接地故障后，根据指示器的颜色变化可快速确定故障范围和区段，从而再寻查具体故障点。采用这种方法能够快速查找故障范围和区段，节省排查时间，提高了供电可靠性，效果较好。

2）如果使用“S注入法”TY型小电流接地系统单相接地选线与定位装置，则在进行选线的同时，还可对具体故障点进行定位。该装置判断故障点准确快捷，跟踪信号无需从头到尾沿线进行，只要结合线路地理特点运用“对分排斥定位法”便可将范围逐渐缩小，一般均能迅速地将故障点查找出来。

4单相接地故障的危害

4.1对变电设备的危害

10KV配电线路发生单相接地故障后，变电站10KV母线上的电压互感器能检测到零序电流，在开口三角形上会产生零序电压，使电压互感器铁心饱和，励磁电流增加。如果这种状况持续时间较长，则可能将电压互感器烧毁，还可能产生几倍于正常电压的谐振过电压，危及变电设备的绝缘，甚至使变电设备绝缘击穿。

4.2对配电设备的危害

单相接地故障发生后，可能会发生间歇性弧光接地，产生高于3倍正常电压的过电压，此过电压进一步将线路上的绝缘子击穿，造成严重的短路事故。同时又可能烧毁部分配电变压器，使线路上的避雷器、熔断器绝缘击穿甚至烧毁，也可能引发火灾。

4.3对供电可靠性的影响

发生单相接地故障后，一方面变电站要进行入工选线，同时对未发生单相接地故障的配电线路也要进行停电试测，中断正常供电，影响供电可靠性；另一方面对故障线路要停运，进行故障点查找和消除故障工作，影响用户正常用电，特别是在恶劣气候条件和山区、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。

4.4对供电量的影响

发生单相接地故障后，必然要停运故障线路，从而造成长时间、大面积停电，减少供电量。据不完全统计，每年由于配电线路发生的单相接地故障而少供电十几万kwh,影响供电企业的供电量指标和经济效益。

4.5对线损的影响

发生单相接地故障时，由于配电线路接地相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2h），则将造成更大的电能损耗。

5单相接地故障的预防

1）加强配电线路的定期巡视管理。主要观测导线与树木、建筑物的距离是否足够，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、拉带螺栓是否松脱，拉线是否断裂或破股，导线弧垂是否合适等。特别在雷雨季节到来前，对存在的缺陷一定要尽快处理。

2）提高配电网绝缘强度和防污秽等级。使用高一电压等级的绝缘子，特别是在污秽环境下更要提高设备的外绝缘水平。

3）提高线路和台区防雷水平。在配电线路上安装线路型合成氧化物避雷器，在台区安装高低压金属氧化物避雷器以代替FS-10阀型避雷器。这种避雷器放电效果好，可以耐多重雷击，绝缘击穿率低，运行稳定。

4）加强对配电变压器的定期试验。对不合格变压器要进行维修或更换；利用每年非雷雨期对配电线路上的绝缘子、分支熔断器、避雷器等设备定期进行绝缘测试或轮换，不合格者及时更换。

5）在配电线路上加装分段开关或分支熔断器。这可以缩小故障范围，减少停电面积和停电时间，有利于快速查找故障点。

6结束语

农村10KV配电线路单相接地故障对配电网的安全、经济运行有较大影响，应在实践中总结经验，积极应用新技术、新设备，以便尽快查找和消除故障点，并做好各项预防措施，提高供电可靠性，保证电网的安全、经济和稳定运行。

参考文献：

[1]任伟;基于暂态能量的电力系统暂态稳定切机控制研究[D];天津大学;2009年

[2]孙荣伟;配电网单相接地故障定位方法研究[D];上海交通大学;2009年