农村10kV配电线路单相接地故障分析

电力18讯：    
　　近几年来，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，降低了配电线路的跳闸率，提高了供电可靠性，减少了线路损耗，意义重大。但采取新供电方式的农村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，严重影响了变电设备和配电网的安全、经济运行。本文结合笔者多年工作实践，就农村10kV配电线路单相接地故障发生的原因、对变电设备和配电网的安全、经济运行的影响和单相接地故障的预防、发生后的处理办法以及采取新技术、新设备等方面进行粗浅的阐述。
2 单相接地故障的原因
2.1 单相接地故障检测
由于某种原因导致10kV配电线路发生单相接地故障后，通过变电站10kV母线上运行的电压互感器，10kV母线绝缘监察装置检测到接地故障并发出接地信号，提示值班员进行处理，经过选线，最终确定发生单相接地故障的相别和配电线路，停运该配电线路(规程规定可以故障运行2小时，但考虑到继续运行一段时间后可能导致单相接地故障扩大成其它事故，故一般停运)，汇报上级调度，由配电线路的运行维护人员处理故障。

2.2 单相接地故障发生的原因
农村10kV配电线路在实际运行中，通过归纳和总结，发生单相接地故障主要有以下几种原因:
1)导线断线落地或搭在横担上
2)导线在绝缘子中绑扎或固定不牢，脱落到横担或地上
3)导线风偏过大,与建筑物距离过近
4)配电变压器高压引下线断线
5)配电变压器台上的10kV避雷器或10kV熔断器绝缘击穿
6)配电变压器高压绕组单相绝缘击穿或接地
7)绝缘子击穿
8)线路上的分支熔断器绝缘击穿
9)同杆架设导线上层横担的拉带一端脱落，搭在下排导线上
10)线路落雷
11)树木短接
12)鸟害
13)飘浮物(如塑料布、树枝等)
14)其它偶然或不明原因
在以上诸多种原因中，导线断线、绝缘子击穿和树木短接是发生配电线路单相接地故障最主要的原因，对近几年来单相接地故障原因统计，上述三种原因占总故障原因的80%以上。
3 单相接地故障的危害和影响
3.1 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检测到零序电流，在开口三角形上产生零序电压，电压互感器铁芯饱和，励磁电流增加，如果长时间运行，将烧毁电压互感器[1]。在实际运行中，近几年来，已发生变电站电压互感器烧毁情况，造成设备损坏、大面积停电事故。
单相接地故障发生后，也可能产生谐振过电压，产生几倍于正常电压的谐振过电压，危及变电设备的绝缘，严重者使变电设备绝缘击穿，造成更大事故。
3.2 对配电设备的危害
单相接地故障发生后，可能发生间歇性弧光接地，造成谐振过电压，产生几倍于正常电压的过电压，过电压将进一步使线路上的绝缘子绝缘击穿，造成严重的短路事故，同时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、烧毁,也可能发生电气火灾。
3.3 对区域电网的危害
严重的单相接地故障，可能破坏区域电网系统稳定，造成更大事故。3.4 对人畜危害
对于导线落地这一类单相接地故障，如果接地配电线路未停运，对于行人和线路巡视人员(特别是夜间),可能发生人身触电伤亡事故，也可能发生牲畜触电伤亡事故。
3.5 对供电可靠性的影响
发生单相接地故障后，一方面要进行人工选线，对未发生单相接地故障的配电线路要进行停电，中断正常供电，影响供电可靠性，另一方面发生单相接地的配电线路将停运，在查找故障点和消除故障中，不能保障用户正常用电，特别是在庄稼生长期、大风、雨、雪等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。
3.6 对供电量的影响
发生单相接地故障后，由于要查找和消除故障，必然要停运发生单相接地故障配电线路，从而将造成长时间、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，将少供电十几万度，影响供电企业的供电量指标和经济效益。
3.7 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2小时)，将造成更大的电能损耗。 4 预防和处理办法
4.1 预防办法
对于配电线路单相接地故障，可以采取以下几种方法进行预防，以减少单相接地故障发生:
1)对配电线路定期进行巡视，主要是看导线与树木、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、拉带螺栓是否松脱，拉线是否断裂或破股，导线弧垂是否过大或过小等。
2)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，不合格及时更换。
3)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。
4)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。
5)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。
4.2 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，在上级调度人员指挥下，运行维护单位应立即组织人员巡视线路，查找故障点，在查找过程中可以采取分片、分段、分支、分设备的"排除法"并与绝缘摇表、蹬杆检查等办法相结合，尽快找到故障点并消除。如果上述办法未查找到故障点，可请求上级调度对故障线路试送电一次，如成功，则可能是其他不明偶然原因造成，不成功，则用"排除法"继续查找，直到查找到并消除故障为止。
5 应用性技术新设备
5.1小电流接地自动选线装置
在变电所加装小电流接地自动选线装置，此装置能够自动选择出发生单相接地故障线路，时间短，准确率高，改变传统人工选线方法，对非故障线路减少不必要的停电，提高供电可靠性，防止故障扩大。目前，已有部分变电站加装了这套装置，取得了良好效果。在实际应用中，应注意此装置与各配出线间隔上的零序电流互感器配合使用，否则不能发挥任何作用。

5.2 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，指示故障区段。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，快速查到故障点。目前这一检测系统已在一些县局应用，能够快速查找故障点，节省时间，提高供电可靠性，增加供电量，取得了较好效果。
5.3 金属氧化物避雷器
在配电线路和变台上采用金属氧化物避雷器代替FS-10阀型避雷器，放电效果好，可以耐多重雷击[2]，绝缘击穿率低，运行稳定。
6 总结
农村10kV配电线路单相接地故障对变电设备和配电网的安全、经济运行有较大影响，应在实践中总结经验，并积极应用新技术、新设备，预防单相接地故障发生，发生后尽快查找和消除故障点，提高供电可靠性，增供扩销，减小对人身和设备的危害，从而保证电网的安全、经济和稳定运行。（陈松）