对电力系统配电网单相接地故障的预防|电力系统单相接地短路故障

　　【摘 要】本文针对电力系统配电网发生单相接地故障的原因、对配电网的安全经济运行的影响及对单相接地故障的预防进行了探讨。　　【关键词】单相接地；原因；后果；预防　　0 前言
　　随着电力系统配电网改造工程的实施，配电网中大部分配电线路改为中性点不接地的“三相三线”供电方式。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，降低了线路损耗。但采取新的供电方式在实际运行中，会经常地发生单相接地故障，严重影响了变电设备和配电网的安全、经济运行。
　　1 电力系统配电网发生单相接地故障的原因
　　1.1发生单相接地故障现象及检测。由于某种原因导致配电线路发生单相接地故障后，通过变电站母线上运行的电压互感器，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，由配电线路的运行维护人员处理故障。单相接地故障的检测方法：稳态分量法，稳态分量法又分为零序电流比幅法，零序电流相对相位法，以及群体比幅比相法。零序电流比幅法利用的是流过故障元件的零序电流在数值上等于所有非故障元件的对地电容电流之和，只要通过比较零序电流幅值大小就可以找出故障线路。零序电流相对相位法是利用故障线路零序电流与非故障线路零序电流流动方向相反的特点，分别从线路流向母线或由母线流向线路，就可以找出故障线路。群体比幅比相法是综合利用零序电流比幅法和零序电流相对相位法，先进行零序电流比较，选出几个较大的作为侯选，然后在此基础上进行相位比较，选出方向与其它不同的，即为故障线路。谐波分量法，谐波分量法分为5次谐波大小和方向，各次谐波平方和等方法。5次谐波大小和方向法，当单相接地故障时，由于故障点、线路设备的非线性影响，在故障电流中存在着谐波信号，其中以5次谐波为主。经消弧线圈接地系统的消弧线圈是按照基波计算的，消弧线圈相当于处于开路状态。可忽略消弧线圈对5次谐波产生的补偿效果。再利用5次谐波电容电流的群体比幅比相法，就可以解决经消弧线圈接地系统的选线问题。暂态分量法可分为首半波法和基于小波分析法。首半波法是基于接地发生在相电压接近最大瞬间这一假设，此时故障相电容电荷通过故障相线路向故障点放电，故障线路分布电容和分布电感具有衰减特性，该电流不经过消弧线圈，所以暂态电感电流的最大值相应于接地故障发生在相电压经过零瞬间，而故障发生在相电压接近于最大值瞬间时，暂态电感电流为零。利用故障线路暂态零序电流和电压首半波的幅值和方向均与正常情况不同的特点，即可实现选线。
　　1.2单相接地故障发生的原因。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；导线风偏过大,与建筑物距离过近；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；绝缘子击穿；线路上的分支熔断器绝缘击穿；同杆架设导线上层横担的拉带一端脱落，搭在下排导线上；线路落雷；树木通道不畅，导致树接触导线；鸟害；飘浮物(如塑料布、风筝等)；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85%以上。
　　2 电力系统配电网发生单相接地故障的后果
　　对变电所设备的影响，配电线路发生单相接地故障后，变电所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。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。对配电设备的影响，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。对配电电网的影响，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。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。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，将造成长时间、大面积停电，对供电可靠性产生较大影响。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，影响供电企业的供电量指标和经济效益。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。
　　3 对电力系统配电网单相接地故障的预防
　　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: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。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。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。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。应用新技术新设备，采用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。接入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。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，绝缘击穿率低，运行稳定。
　　4 结束语
　　电力系统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，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。