农网10kV线路单相接地故障分析及预防方法探讨

摘要：在10kV配电系统中，发生单相接地故障的机率很大，接地故障的发生，严重影响了电网的安全、经济运行。文章内容主要针对变电设备和10kV配电线路单相接地故障出现的原因分析、产生的危害分析，以及对新设备、新技术进行积极的探索和应用，用科学的管理和高新的技术武装一个坚强的配电网。以减少单相接地故障的发生确保10kV配网安全、经济、稳定运行，提高供电可靠性。

关键词：单相接地故障 危害及影响 电网安全 供电可靠性

0 引言

随着正定县供电公司农村电网改造工程逐步推进，以往，10kV配电线路“两线一地”的供电方式，改造成为中性点不接地的“三相三线”的供电方式。相较于传统的供电方式，目前应用的“三相三线”的供电方式大大提高了配电线路的绝缘性能，能有效确保电网供电系统安全稳定地运行，与此同时，配电线路跳闸事故和线路损耗也明显减少。但这种供电方式在实际运行中也存在自身的弊端，时常出现单相接地故障，严重影响了电网的安全性和经济效益。

小电流接地系统，是现在绝大多数配电网都在使用的。基于这种接地系统广泛的适用性，电力系统对其的研究一直都比较重视。通过10kV配电线路的实际运行，我们发现在大风天气和雨雪天气等恶劣的自然条件下，单相接地故障的发生率比较高。例如，在正定县供电公司，2012年所统计的299次故障中，单相接地故障总计占了21次，2011年所统计的151次故障中，单相接地故障总计占26次。通过两年数据分析单相接地故障占全部故障的10.5%，本文结合笔者从事输配电线路管理的工作经历和《正定县供电公司10kV配电线路跳闸考核办法》对10kV配电线路单相接地故障进行研究。

1 10kV配电线路单相接地故障的形成

发生单相接地故障的主要原因有：导线在绝缘子上没有绑扎好，在运行中脱落到横担或地上；同杆架设导线上层横担的拉线一端脱落，搭在下排导线上；配电变压器高压引下线断线；配电变压器高压绕组单相绝缘击穿或接地；导线断线落地或搭在横担上；导线风偏过大，与建筑物距离过近；导线上的分支熔断器绝缘击穿；配电变压器台上的避雷器或熔断器绝缘击穿；线路落雷；绝缘子击穿；树木短接等。经过调研分析发现，在电网供电运行过程中，发生率最高的三类事故就是导线断线、绝缘子击穿、树木短接。

2 10kV配电线路单相接地故障的特点

10kV配网线路中某相导线一点丧失了对地绝缘性能，该相电流便会从该接地点流向地面，由此形成单相接地。线路发生单相接地以后，会破坏三相衡平系统，而且会导致非故障相电压升高，甚至可能引起非故障相绝缘的破坏；就目前各类电气故障来看，单相接地故障发生的频率相当高。

3 10kV配电线路单相接地故障发生的原因

以笔者近年来在生产技术部及供电所的管理工作经验来分析，造成10kV配电线路单相接地现象的原因主要有以下四点：

3.1 导线原因。同杆架设导线上层横担的拉线一端发生脱落后搭在下排导线上；配电变压器高压引下线断线；导线和附近的建筑物以及树木距离太近等。此类故障的故障点较为明显，线路巡查人员易于查找。

3.2 配变原因。配电变压器高压引线断线；配电变压器10kV避雷器或跌落保险绝缘击穿；配电变压器高压绕组单相绝缘击穿或接地。10kV配网中配变引线、跌落保险普遍老化严重，极易造成烧断搭接横担的情况，针对此类故障需巡视人员细心查看。配电变压器烧毁造成线路掉闸的情况较难发现故障点，有些配电变压器故障需用摇表，摇测一下绝缘才可以找到。

3.3 线路绝缘击穿。线路绝缘子击穿；线路上的柱上开关、刀闸击穿。针对此类故障，只能通过巡视人员分段摇绝缘方可发现。

3.4 外力破坏。此种破坏主要是有以下两种方式：第一是外界的悬浮物（例如气球）的破坏。第二是来自鸟类的破坏。此类故障需运行维护人员加强鸟窝治理力度，也可以在线路上面安装一些驱鸟的设备来防止此类事故的发生。

4 10kV配电线路接地故障的简单查找方法

4.1 经验判定法。正常情况下，供电所工作人员在接到调度班下达的查线通知后，首先，由配电班班长组织会议，让技术人员对事故线路的实际情况进行分析：首先是线路的周围环境分析，看线路周围是否存在树害；其次是对事故线路的历史运行情况进行分析，看以前此线路发生故障时主要是存在哪些问题。综合分析后，初步判定出可能出现的事故原因，然后派技术人员去现场进行排查。

上述情况是以技术人员比较清楚事故线路基本情况为前提的，假如对线路情况掌握较少，配电班班长可以直接将运行人员分配到该线路逐杆进行巡查，直到发现故障点。

4.2 线路绝缘摇测判定法。事故线路停电后，技术人员要先将线路上面的各个分支线的开关都断开，用兆欧表摇测线路每段的对地电阻。如果有故障，电阻显示为零，线路正常，则电阻显示不为零。然后逐台拉开该事故线路的配电变压器，分别进行测试。在测试中，如果显示接地故障消失，则证明这台配电变压器发生了故障，排除故障即可送电。如配电变压器全部拉完后还没有消失，则说明故障出现在该段线路。可对该段线路再进行巡查。

5 真假单相接地故障的判断

5.1 据笔者以往的工作经验，如果PT高压侧熔断器中的一相有接地信号发出了，而其他的两相电压升高，通过检测线路的电压并没有变化，就说明是单相接地故障。

5.2 线路的单相的导线出现短线，那么大负荷的单相设备会因为三相的负荷不均衡而造成中性点的电压增加，电网并没有接地，这个时候绝缘检查装置会发出信号。

5.3 因为励磁感抗和地电抗会产生铁磁谐振，同时会产生出电压，这种现象主要出现在给母线合闸的时候，通常情况下出现这种现象的时候也会有接地信号的传出，但是系统也没有接地的故障。

5.4 变电站母线和架空线路的排列有着一定的要求，如果排列的不对称的话，就可能使得熔断器中的一相熔断，这就会造成中性点的电压增加，并且接地信号发出，此时电网系统也没有接地。

5.5 在大风、雷雨等不良天气状况下会发生弧光接地，绝缘检查装置就会发出接地信号，但电网并未接地。

6 单相接地故障的危害和影响

6.1 对配电设备的危害。配电线路运行过程中因单相接地故障产生的影响有：可能引发间歇性弧光接地现象，导致谐振过电压，同时产生较大的过电压（可能是正常电压的几倍），进而使线路绝缘子击穿，造成线路短路。严重时造成安装在线路上的避雷器、熔断器、配电变压器发生绝缘击穿或烧毁，如不及时控制，可能引发电气火灾事故。

6.2 对变电设备的危害。10kV配电线路出现单相接地问题以后，变电站10kV母线上的电压互感器检测到零序电流，在开口三角形处形成零序电压，电压互感器铁芯饱和，励磁电流增大，若长时间运行，电压互感器就可能被烧坏。近两年，因电压互感器烧毁导致设备损毁和大面积停电的故障屡有发生。在发生故障后，如同6.1中情况所述，如不及时补救，就可能引发电气火灾事故。

6.3 对区域电网的危害。电网运行过程中发生单相接地故障，如不及时处理，就可能对整个区域电网的安全运行产生威胁，严重者会损坏整个区域的电网设备，甚至引发更大的安全事故。

6.4 对人身的安全危害。在现实生活中，发生单相接地事故（尤其是导线接地事故），假如故障发生当时没有立即停运事故线路，那么在这一时间段内（尤其是夜间），途经此路段的行人和巡查人员就会发生跨步电压电击事故，对人的生命安全造成威胁。

6.5 对供电可靠性与优质服务的影响。

6.5.1 对供电可靠性的影响。配电线路出现故障后，供电所需派遣运行人员进行线路巡查与抢修，不仅事故线路需要停电，而且平行、交叉供电的配电线路也要配合停电，对供电可靠性影响较大。

6.5.2 对优质服务的影响。发生故障后，事故线路将被停止运行，尤其是在夜间，农村，山区以及林区这样的复杂地形环境，或者是大风，雨雪以及冰雹等恶劣的气候条件下，查找故障困难且时间较长，严重影响了用户的正常供电，对优质服务影响较大。

6.6 对供电量的影响。配电网一旦出现单相接地故障，整条事故线路需停电检修，进而导致整条供电线路大面积停电，供电量大幅度下降。根据2011、2012年《正定县供电局设备和线路接地掉闸统计表》数据统计分析，2011由于单相接地故障损失电量218457KWH、2012年单相接地故障损失电量368341KWH，影响供电企业的供电量指标和经济效益。

7 单相接地故障的预防处理措施

为了减少故障的发生，在实际工作中可以采取以下措施进行预防：

7.1 配电线路的预防措施。定期对配电线路巡检，巡检的重点是：①检查绝缘子固定螺栓以及横担、拉线螺栓是否已紧固，拉线是否断裂或破股；②检查看导线与建筑物、树木之间的距离是否符合安全距离要求；③检查导线与绝缘子的绑扎以及固定是否符合要求等。

在农村，山区以及林区这样的复杂地形环境，查找故障困难且时间较长，建议在配电线路的分支上安装断路器，以缩小故障发生的范围，从而提高供电可靠性和优质服务。

7.2 配电设备和配电变压器的预防措施。技术人员要定期对配电设备和配电变压器进行检查、试验，对不满足运行要求的配电设备和配电变压器应及时进行维修和换新。

8 应对单相接地故障的新技术、新设备

8.1 使用带脱离器的氧化锌避雷器。将带脱离器的氧化锌避雷器装设在配电线路和变台上，当落雷击穿时，脱离器爆裂、脱落，能快速锁定故障部位，减少巡查时间。同时此类避雷器放电效果良好，绝缘击穿故障发生概率低，经实践验证，该避雷器能够长时间、稳定地运行。

8.2 单相接地故障检测系统。将信号源装设在变电站的配电出线出口处，将一个指示故障区段的单相接地故障指示仪装设在电线路中部、始端以及分支处三相导线上。配电网出现单相接地现象后，巡查人员只需观察指示仪颜色的变化来迅速定位故障部位。

2012年我公司更换了氧化锌避雷器326组，加装故障检测180组。通过治理2012年接地故障比2011年接地故障减少了5次。使供电的可靠性大幅度提升。

参考文献：

[1]张建平.10KV线路单相接地故障对供电系统的影响[J].科技信息，2010（2）.

[2]鲍伟勇.10kV配电网FS-10型避雷器爆炸原因分析[J].电力自动化产品信息，1996.

[3]李景禄.《实用配电网技术》[M].北京：中国水利水电出版社，2006.

[4]丁毓山，金开宇.《配电网新设备与新技术》[M].北京：中国水利水电出版社，2006.

[5]罗志勇.10千伏配电线路常见故障原因及预防[J].中国电力企业管理，2011（6）.

[6]古振宇.有关10KV配电线路单相接地故障检测及处理方法[J].中小企业管理与科技，2011（1）.

[7]朱凤鸣.刍议10KV配电线路接地故障原因分析及预防措施[J].科技之友，2011（12）.

作者简介：

王亮（1984-），男，河北石家庄人，所长助理，助理工程师，研究方向：供电所管理及安全生产管理；输配电及用电工程。