10kv线路单相接地故障对供电系统的影响

论文导读：但是，由于各种原因，也难免出现故障，而使系统的正常运行遭到破坏，系统中最常见的故障是单相接地短路。在小电流接地系统中，单相接地是一种常见故障，特别是雨季、大风和雪等恶劣天气条件下，单相接地故障更是频繁发生，若发生单相接地故障后电网长时间运行，会严重影响变电设备和配电网的安全经济运行。发生单相接地后，故障相对地电压降低，非故障两相的相电压升高，但电网线电压的大小和相位差仍维持不变，从而接在线电压的用电设备运行，不因一相接地而受到破坏，系统可运行1-2h，这也是小电流接地系统的最大优点。
关键词：单相接地，故障，电压

　　供电系统要求正常地不间断地对用电负荷供电，以保证工厂生产的正常进行。但是，由于各种原因，也难免出现故障，而使系统的正常运行遭到破坏，系统中最常见的故障是单相接地短路。
　　电力系统可分为大电流接地系统（包括直接接地、经电抗接地和低阻接地），小电流接地系统（包括高阻接地、经消弧线圈接地和不接地）。6—35kv电力系统大多数采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式，即小电流接地系统。
　　在小电流接地系统中，单相接地是一种常见故障，特别是雨季、大风和雪等恶劣天气条件下，单相接地故障更是频繁发生，若发生单相接地故障后电网长时间运行，会严重影响变电设备和配电网的安全经济运行。
　　一、单相接地故障的特征及检测装置
　　1、单相接地故障的特征
　　发生单相接地后，故障相对地电压降低，非故障两相的相电压升高，但电网线电压的大小和相位差仍维持不变，从而接在线电压的用电设备运行，不因一相接地而受到破坏，系统可运行1-2h，这也是小电流接地系统的最大优点。
　　中央信号：警铃响，“某千伏某段母线接地”光字牌亮，中性点经消弧线圈接地系统，还有“消弧线圈动作”光字牌亮。
　　绝缘监察电压表指示：故障相电压降低（不完全接地）或为零（完全接地），而另两相电压升高，大于相电压（不完全接地）或等于线电压（完全接地）。稳定性接地时电压表指针无摆动，若电压表不停摆动，则为间歇性接地。
　　中性点经消弧线圈接地系统，装有中性点位移电压表，可以看到有一定指示（不完全接地）或指示为相电压（完全接地）时，消弧线圈的接地报警灯亮。
　　发生弧光接地时，会产生过电压，非故障相电压很高，电压互感器高压保险可能熔断，甚至可能烧毁电压互感器。
　　2、单相接地时电压与电流的关系
　　中性点不接地的电网中发生单相接地故障时，故障相对地电压为零，非故障相对地电压为电网的线电压，电网出现零序电流，它的大小等于电网正常工作时的相电压，但电网的线电压仍是三相对称。
　　故障线路电流的大小等于所有非故障线路的电流之和，也就是所有非故障线路的接地电容电流之和。
　　非故障线路的零序电流超前零序电压为90°，故障线路的零序电流滞后零序电压为90°，故障线路的零序电流与非故障线路的零序电流相位相差180°。
　　接地故障处的电流大小等于所有线路的接地电容电流之总和，它超前零序电压为90°。
　　3、真假接地的判断
　　电压互感器一相高压熔断器熔断，发出接地信号。发生接地故障时，故障相对地电压降低，另两相升高，线电压不变。而高压熔断器一相熔断时，对地电压一相降低，另两相不会升高，线电压则会降低。
　　用变压器对空载母线充电时，断路器三相合闸不同期。三相对地电容不平衡，使中性点位移，三相电压不对称，发出接地信号，这种情况只在操作时发生，只要检查母线及连接设备无异常，即可以判定，投入一条线路或投入一台所用变压器，即可消失。
　　在合空载母线时，可能激发铁磁谐振过电压，发出接地信号。此情况也发生在倒闸操作时，可立即送上一条线路，破坏谐振条件，消除谐振。
　　4、检测装置
　　对于绝缘监察装置，通常采用三相五柱式电压互感器加上电压继电器、信号继电器及监视仪表构成。它每相有三个绕组，有一组原绕组和二组副绕组。第一副绕组不仅能测量线电压，而且还能测相电压。第二副绕组接成开口三角形，能反映零序电压。当电网在正常运行时，第一副绕组的三相电是对称的，开口三角形开口端理论上无电压。当电网中发生单相金属性接地时（如A相），电网中就出现了零序电压。电网中发生非金属性单相接地时，开口两端点间同样感应出电压，因此，开口端出现100v电压起动电压继电器，发出音响及灯光信号。值班人员根据信号和电压表指示，便可以知道发生了接地故障，并判定接地相别，然后向调度值班员汇报。但必须指出，绝缘监察装置是与母线共用的。
　　二、发生单相接地故障的原因
　　导线断线落地或搭在横担上；导线在绝缘子中绑扎或固定不牢，脱落到横担或地上；导线因风力过大，与建筑物距离过近：配电变压器高压引下线断线；配电变压器台上的10KV避雷器或10KV熔断器绝缘击穿；配电变压器高压绕组单相绝缘击穿或接地；绝缘子击穿；线路上的分支熔断器绝缘击穿；线路落雷；树木短接；鸟害；其它偶然或不明原因。
　　三、单相接地故障的危害和影响
　　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。在实际运行中，近几年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。几倍于正常电压的谐振过电压，危及变电设备的绝缘，严重时会将变电设备绝缘击穿，造成更大的事故。
　　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，使线路上的绝缘子击穿，造成严重的短路事故，同时可能烧毁配电变压器，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事故。
　　3、对通讯系统的危害
　　单相接地故障，其电流将产生较强的不平衡磁场，对附近的通讯线路、信号系统及电子设备等产生干扰，影响正常运行，甚至使之发生误动作。
　　4、对人畜的危害
　　对于导线落地这一类单相接地故障，如果配电线路未停运，对于行人和线路巡检人员（特别是夜间），可能发生跨步电压引起人身电击事故，也可能发生牲畜电击事故。
　　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，特别是大风、雨、雪等恶劣气候条件，和在山区、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。
　　　　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，必然要停运故障线路，从而将造成长时间、大面积停电，减少供电量，影响供电企业的供电量指标和经济效益。
　　四、对单相接地故障的预防和处理办法
　　1、单相接地的预防
　　对于配电线路单相接地故障，可以采用以下几种方法进行预防，以减少单相接地故障发生。
　　对配电线路定期进行巡视，主要检查导线与树木、建筑物的距离，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、拉线螺栓是否松脱，导线是否断裂或破股，导线弧垂是否过大或过小等。
　　对配电线路上的绝缘子，分支熔断器、避雷器等设备应定期进行绝缘测试，不合格的应及时更换。
　　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。
　　在配电线路上使用高一电压等级的绝缘子，提高配电网的绝缘强度。
　　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，变电所值班人员应马上做好记录，迅速报告当值调度和有关负责人员，并按当值调度员的命令寻找接地故障，当拉开某条线路的断路器，接地现象消失，便可判断它为故障线路。

参考文献
1、张志竟、黄玉铮编著《电力系统继电保护原理与运行分析》北京 水利电力出版社 1994
2、刘介才编 《 工厂供电 》北京 机械工业出版社 1994