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電力人員必備—如何處理好10kV配電線路單相接地的故障?
 
 

電力系統可分為大電流接地系統(包括直接接地、經電抗接地和低阻接地)、小電流接地系統(包括高阻接地,消弧線圈接地和不接地)。我國3~66 kV電力系統大多數采用中性點不接地或經消弧線圈接地的運行方式,即為小電流接地系統。


在小電流接地系統中,單相接地是一種常見故障。


10kV配電線路在實際運行中,經常發生單相接地故障,特別是在雨季、大風和雪等惡劣天氣條件下,單相接地故障更是頻繁發生,單相接地故障更為頻繁。


發生單相接地后,故障相對地電壓降低,非故障兩相的相電壓升高,但線電壓卻依然對稱,因而不影響對用戶的連續供電,系統可運行1~2h,這也是小電流接地系統的最大優點;但是,若發生單相接地故障后電網長時間運行,會嚴重影響變電設備和配電網的安全經濟運行。

1.單相接地故障的特征


中央信號:警鈴響,“某千伏某段母線接地”光字牌亮,中性點經消弧線圈接地系統,還有“消弧線圈動作”光字牌亮;


絕緣監察電壓表指示:故障相電壓降低(不完全接地)或為零(完全接地),另兩相電壓升高,大于相電壓(不完全接地)或等于線電壓(完全接地),穩定性接地時電壓表指針無擺動,若電壓表不停地擺動,則為間歇性接地;


中性點經消弧線圈接地系統,裝有中性點位移電壓表時,可看到有一定指示(不完全接地)或指示為相電壓值(完全接地時)消弧線圈的接地報警燈亮;


發生弧光接地時,產生過電壓,非故障相電壓很高,電壓互感器高壓保險可能熔斷,甚至可能燒壞電壓互感器。


2.真假接地的判斷


電壓互感器一相高壓熔斷器熔斷,發出接地信號。發生接地故障時,故障相對地電壓降低,另兩相升高,線電壓不變。而高壓熔斷器一相熔斷時,對地電壓一相降低,另兩相不會升高,線電壓則會降低。


用變壓器對空載母線充電時,斷路器三相合閘不同期,三相對地電容不平衡,使中性點位移,三相電壓不對稱,發出接地信號。


這種情況只在操作時發生,只要檢查母線及連接設備無異常,即可以判定,投入一條線路或投入一臺所用變壓器,即可消失。


系統中三相參數不對稱,消弧線圈的補償度調整不當,倒運行方式時,會發出接地信號。此情況多發生在系統中倒運行方式操作時,經匯報調度,在相互聯系時,了解到可先恢復原運行方式,消弧線圈停電,調整分接開關,然后重新投入,倒運行方式;在合空載母線時,可能激發鐵磁諧振過電壓,發出接地信號。


此情況也發生在倒閘操作時,可立即送上一條線路,破壞諧振條件,消除諧振。

 

3.檢測裝置


對于絕緣監察裝置,通常采用三相五柱式電壓互感器加上電壓繼電器、信號繼電器及監視儀表構成。


它由五個鐵芯柱組成,有一組原繞組和二組副繞組,均繞在三個中間柱上,其接線方式為Ynynd。


這種接線的優點是:

第一副繞組不僅能測量線電壓,而且還能測相電壓;

第二副繞組接成開口三角形,能反映零序電壓。


當網絡在正常情況下,第一副繞組的三相電壓是對稱的,開口三角形開口端理論上無電壓,當網絡中發生單相金屬性接地時(假設A相),網絡中就出現了零序電壓。


網絡中發生非金屬性單相接地時,開口兩端點間同樣感應出電壓,因此,當開口端達到電壓繼電器的動作電壓時,電壓繼電器和信號繼電器均動作,發出音響及燈光信號。


值班人員根據信號和電壓表指示,便可以知道發生了接地故障,并判定接地相別,然后向調度值班員匯報。但必須指出,絕緣監察裝置是與母線共用的。


發生單相接地故障的原因
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導線斷線落地或搭在橫擔上;

導線在絕緣子中綁扎或固定不牢,脫落到橫擔或地上;

導線因風力過大,與建筑物距離過近;

配電變壓器高壓引下線斷線;

配電變壓器臺上的10 kV避雷器或10 kV熔斷器絕緣擊穿;

配電變壓器高壓繞組單相絕緣擊穿或接地;

絕緣子擊穿;

線路上的分支熔斷器絕緣擊穿;

同桿架設導線上層橫擔的拉線一端脫落,搭在下排導線上;

線路落雷;樹木短接;鳥害;飄浮物(如塑料布、樹枝等);

其它偶然或不明原因。



單相接地故障的危害
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 1.對變電設備的危害



10kV配電線路在出現單相接地故障后,變電站10kV的母線上的電壓互感器檢測不到電流,則是會在開口三角形上產生零序電壓、電流增加等,如果運行的時間過長,就會導致電壓互感器的損壞。


單相接地故障后,也有可能會出現諧振過電壓的情況。諧振過電壓是正常電壓的幾倍大小,因此嚴重的話會對變電設備的絕緣保護裝置產生危害,造成變電設備絕緣部分的擊穿,從而導致重大事故的發生。


2.對配電設備的危害


單相接地故障還有可能會導致間斷的弧光接地現象,同時諧振過電壓會擊穿絕緣保護層,產生線路的短路事故,出現配電變壓器燒毀的事故,使線路上的避雷器、熔斷器絕緣擊穿、燒毀,也可能發生電氣火災事故。


3.對區域電網的危害


嚴重的單相接地故障,可能破壞區域電網的穩定,造成更大事故。 


4.對人畜的危害


像導線落地這種類型的單相接地故障,一旦出現配電線路持續工作的情況,那么同配電設備近距離的行人以及線路的檢查人員(尤其是夜間的線路檢查人員),極有可能發生跨步電壓產生的電擊事故,還有可能會發生牲畜被電擊的事故。


5.對供電可靠性的影響


10kV配電線路接地,除了要進行人工的選線之外,還會對沒有出現單相接地故障的配電線路進行停電,暫停對其他用戶的正常供電,這對供電企業來說,會直接影響其供電的可靠性,同時單相接地故障還要進行配電線路的停止運行,對配電線路中出現故障的線路進行查找和維修,在維修期間無法做到對用戶進行正常的供電,特別是在莊稼生長期、大風、雨、雪等惡劣氣候條件,和在山區、林區等復雜地區,以及夜間、不利于查找和消除故障,將造成長時間、大面積停電,對供電可靠性產生較大影響。


6.對線路的影響


10kV配電線路中的單相接電故障,其中的配電線路中接地會產生大量的大地放電現象,這種大量的放電屬于一種直接的電能損耗,根據電力企業的相關規定,這種配電線路的接地運行不能夠維持2個小時以上,一旦超過2個小時,會造成大量的電能浪費


7.造成電量的損失


10kV配電線路接地過程中,平均的接地電流處于6到10A之間,根據現今的電力水準計算,會產生約34560kVH的電能浪費。



單相接地故障的方法和處理
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1.小電流接地自動選線裝置


在10kV配電線路接地故障發生的過程中,可以采用在變電所中進行小型電流接地進行自動選線的設置裝備,這種小型電流接地自動選線的裝置可以在配電線路接地之前進行配電線路接地的測量

同時,針對配電線路的實際應用,應該要更加注重小電流接地自動選線裝置和各個配電線路中的出現間隔中的零序電流互感器進行密切的合作


2.單相接地故障檢測系統


目前的配電系統中,大部分的變電站配出都開始使用信號源,其位置分布分別在配電線路的開始處、中間以及末端處,指示器能夠明確的告訴我們故障的實際發生位置、更加迅速的處理線路的故障問題。

 

3.其次還可以采取以下預防辦法


對配電線路定期進行巡視,主要檢查導線與樹木、建筑物的距離,電桿頂端是否有鳥窩,導線在絕緣子中的綁扎或固定是否牢固,絕緣子固定螺栓是否松脫,橫擔、拉線螺栓是否松脫,拉線是否斷裂或破股,導線弧垂是否過大或過小等。

對配電線路上的絕緣子、分支熔斷器、避雷器等設備應定期進行絕緣測試,不合格的應及時更換。


對配電變壓器定期進行試驗,對不合格的配電變壓器進行維修或更換。


在農村配電線路上加裝分支熔斷器,縮小故障范圍,減少停電面積和停電時間,有利于快速查找故障點。


在配電線路上使用高一電壓等級的絕緣子,提高配電網絕緣強度。


4.發生單相接地故障后的處理辦法


當配電線路發生單相接地后,變電所值班人員應馬上作好記錄,迅速報告當值調度和有關負責人員,并按當值調度員的命令尋找接地故障,當拉開某條線路的斷路器,接地現象消失,便可判斷它為故障線路。

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