浅谈10 kV接地故障的判断和处理

浅谈10 kV接地故障的判断和处理

仇培新

  邹平县宏正新材料科技有限公司 山东省滨州市256200

摘要：本文主要讨论了发生接地故障的各种原因以及接地故障对人身、设备和电网的危害。分析了发生接地故障后，根据三相电压的变化，判断接地故障的类型和故障相别的方法，重点介绍了接地故障发生后的基本判断和处理接地故障的方法；阐述了两种不同的接地拉路方式的处理过程，比较了两种接地拉路方式的优点和缺点。

关键词：接地故障    PT断线    判断    处理 

引言：

10KV供配电系统是我单位最为常用的中压系统，其主要运用到10KV高压电机、10KV干式变转化为低压系统供各单位辅助设备及日常照明使用，但10KV系统故障时有发生，在处理过程中因供电因素的影响比较难查找。10 kV配电线路主要为电缆敷设为主。10 kV线路发生故障的类型有多种，较为常见的是接地故障，尤其是在雷雨天气或环境温度湿度较大的情况下，接地故障发生的概率较高。尽管发生接地故障后，系统允许运行2 h，但长时间的接地运行还是会对人身和设备安全构成威胁，因而接地故障必须及时处理。本文将从以下几个方面探讨接地故障的判断和处理方法。

1 、发生接地故障的原因

根据10 kV配电线路实际运行情况，发生接地故障的原因是多方面的，主要包括：高压电缆外护套绝缘受损；高压电缆头（含中间接头）制作不满足要求；配电变压器高压绕组绝缘击穿或接地；支撑绝缘子选用不合适；带电部位距离外壳距离较近；过电压保护器击穿；设备绝缘老化、受潮，绝缘子破裂、表面潮湿、脏污等；受小动物（如老鼠）等外力破坏；施工人员误碰坏电缆；人员直接或间接的过失导致接地等。其中，高压电缆外护套绝缘受损、高压电缆头（含中间接头）制作不满足要求、绝缘子击穿是线路发生接地故障最为常见的原因。

2、发生接地故障的危害

（1）对变电站设备的影响：10 kV线路发生接地故障后，电压互感器铁芯饱和，励磁电流增加，如长时间运行将可能烧毁PT。单相接地故障发生后，可能产生数倍于正常电压的谐振过电压，对设备的绝缘危害较大。

（2）对配网线路设备的影响：单相接地故障发生后，间歇性弧光接地会产生几倍于正常电压的过电压，严重时可能击穿绝缘子的绝缘，造成短路事故。同时，可能烧坏变压器，击穿、烧毁避雷器、熔断器的绝缘，情况严重时会导致电气火灾。

（3）对人身安全的伤害：当线路电缆因破损发生单相接地，如果线路未停电仍带电，对经过的行人可能造成人身伤亡事故。

（4）增加线损：发生接地故障后，因为线路接地直接或间接对大地放电，将造成较大的电能损耗。接地运行时间越长，电能损耗越大。

（5）对配网的影响：严重的接地故障可能破坏系统的稳定，造成事故。

3 接地故障现象的判断

发生接地故障后，母线电压会发生变化，根据电压等参数的变化，可以判断出接地故障的类型。这里总结了一些小电流接地系统的故障现象，以此来判断故障类型。

（1）单相完全接地：一相电压降低为0，两相电压升高为线电压，可以判断电压为0的相为接地相。

（2）单相不完全接地：一相电压降低但不为0，另外两相电压升高但不相等，其中一相可略超过线电压，可以判断电压降低相为接地相。

（3）间歇性接地：三相电压来回变动，接地相电压时增时减，非故障相电压时增时减或有时正常。

（4）单相断线：一相电压升高，不超过1.5倍相电压，两相电压降低且相等，≥0.866倍相电压，可以判断电压升高相为断线相。

（5）基频谐振：一相电压降低，两相电压升高，超过线电压。

（6）分频谐振：三相电压同时升高。

（7）PT断线：

1）高压保险熔断：熔断相电压降低但不到0，另外两相非熔断相对地电压不变化。

2）低压保险熔断：熔断相电压降低至0，另外两相非熔断相对地电压不变化。

4、接地故障的处理

由以上分析可知，接地故障是日常十分常见的故障类型，接地故障无论是对人身还是设备的安全都可能造成威胁，因而及时、有效、合理地处理接地故障显得十分必要。当10 kV系统发生接地故障时，一般采用拉路法对10 kV线路逐条拉闸停电的原则进行处理。拉路前，应首先制定出拉路顺序表。顺序表的制定应充分考虑负荷的重要程度、以往出现过的故障情况、是否存在高压电缆附近有施工作业情况以及户内户外等，按顺序逐条对10 kV线路进行拉路，切除一条送回一条，直至找到故障线路为止。当切除某条线路母线电压恢复正常时，该条线路即故障线路。为减少停电范围和对用户停电的影响，拉路前需先通知使用单位，以减少停电的影响。同时，因为单相接地故障允许运行2 h，可立即安排人员到达相应配电室后，确定站内设备有无明显异常、接地选线装置动作情况、各馈出线零序电流值或动作情况等，再实施拉路，以便尽早确定接地故障线路，减少停电线路的条次，缩小停电范围。

采用以上处理方法的优点是可以根据人员反应的线路情况和检查情况作出判断后再实施拉路，在某种程度上降低了非故障线路被误切的可能性，减少了停电线路的条次，即缩小了停电的范围。缺点是若线路发生断线，而这时若线路仍未停电，则有可能威胁到邻近行人的人身安全，甚至造成人身伤亡事故；另外，如果发生的是两条或几条10 kV线路同时接地，这种方法无法确定故障线路，需要重新拉路，即（逐条）切除母线上的出线开关，直至接地信号消失为止，然后采取逐条试送的方法，找到接地的两条或几条线路，当试送某条线路时，10 kV母线出现接地信号，该条线路即为故障线路。很明显，这种做法增加了拉路的时间，延长了确定故障线路的时间，对快速复电构成影响。

通过查询相关资料，某电力公司为减少接地时间，防止接地时对人员及设备造成的不安全情况，各单位应预先制定出来拉路顺序表，且每年根据实际情况及时更新。当发生接地故障时，应按选线结果、零序电流显示值、接地拉路顺序表立即开始拉路。当10 kV母线出现接地信号时，各单位应按照接地拉路顺序表逐条切除10 kV线路，待找到故障线路再将切除的非故障线路送电；未确定故障线路前，切除的线路不送电。当切除某条10 kV线路后，母线接地信号消失，则可判断该条线路为故障线路。然后，再逐条对切除的非故障线路进行送电。

采用这种方式试漏的优点是：减少断线导致的人身伤亡事故的发生，减少接地运行时间从而减少对线路设备绝缘的影响。可以有效区分两条或几条线路同时接地的故障，因为这种拉路方式是先切除所有可能的故障线路，然后逐条试送，当切除某条10 kV线路后，母线接地信号消失，则可判断该条线路为第一条故障线路；然后再逐条试送，当试送某条线路而母线出现接地信号时，则可判断该条线路为第二条接地故障线路；用同样的方法可以确定其他接地故障线路。缺点是：增加了线路停电的条次，使受影响用户数增加，尽管停电时间较短。确定故障线路后，可以采取断开各分支线开关，逐段进行试送的方法来缩小故障查找的范围和确定故障点，必要时可通过摇测绝缘来确定故障点。

5 结语

综上所述，10KV接地故障作为近年来的一种比较常见故障，直接关系着人身的安全和设备的长期稳定运行。因而，对接地故障必须及时、有效、妥当地进行处理，必须合理地根据故障信号、故障母线电压正确确定故障线路。但有时发生故障时，母线的电压并不稳定，或母线电压变化较小，比如只升高或降低零点几千伏，这时只根据电压值的变化较难确定接地故障类型和故障相别。在这种情况下，需要根据故障信号、现场的故障现象以及站内的检查情况，综合比较分析确定接地故障类型和故障相别。展望未来，如果能开发出一种能即时识别断线故障的保护装置，并即时切除发生断线故障的线路，相信定能有效减少受接地拉路影响而停电的线路条次，大大提高供电可靠性、稳定性、安全性。

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