福建龍海市供電有限公司 黃越強(qiáng)

10 kV配電線路單相接地故障與變壓器防雷措施

福建龍海市供電有限公司 黃越強(qiáng)

10 kV配電線路經(jīng)常發(fā)生單相接地故障，尤其是在惡劣的天氣條件下，單相接地故障更是頻繁發(fā)生。在2009年某公司的20次異常中，單相接地故障占了5次，在2010年的23次異常中，單相接地故障占7次。單相接地故障發(fā)生后，故障相對(duì)地電壓降低，非故障兩相的相電壓升高，但線電壓卻依然對(duì)稱，因而不影響對(duì)用戶的連續(xù)供電，系統(tǒng)可運(yùn)行1～2 h，這也是小電流接地系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)。但是，若發(fā)生單相接地故障后電網(wǎng)長時(shí)間運(yùn)行，會(huì)嚴(yán)重影響變電設(shè)備和配電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

一、單相接地故障產(chǎn)生的主要原因

通常情況下，發(fā)生單相接地故障的主要原因有：導(dǎo)線在絕緣子上綁扎或固定不牢，脫落到橫擔(dān)或地上；導(dǎo)線斷線落地或搭在橫擔(dān)上；配電變壓器高壓引下線斷線；導(dǎo)線風(fēng)偏過大，與建筑物距離過近；配電變壓器高壓繞組單相絕緣擊穿或接地；配電變壓器臺(tái)上的避雷器或熔斷器絕緣擊穿；同桿架設(shè)導(dǎo)線上層橫擔(dān)的拉線一端脫落，搭在下排導(dǎo)線上；導(dǎo)線上的分支熔斷器絕緣擊穿；絕緣子擊穿；線路落雷；樹木短接等。

二、單相接地故障造成的危害

1. 對(duì)配電設(shè)備的危害。單相接地故障發(fā)生后，可能產(chǎn)生間歇性弧光接地，造成諧振過電壓，產(chǎn)生幾倍于正常電壓的過電壓，過電壓將進(jìn)一步使線路上的絕緣子絕緣擊穿，造成嚴(yán)重的短路事故。

2. 對(duì)配電網(wǎng)的危害。嚴(yán)重的單相接地故障，可能破壞區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定，造成更大事故。

3. 對(duì)變電設(shè)備的危害。10 kV配電線路發(fā)生單相接地故障后，電壓互感器鐵芯飽和，勵(lì)磁電流增加，如果長時(shí)間運(yùn)行，將燒毀電壓互感器,造成更大事故。

4. 對(duì)供電可靠性的影響。發(fā)生單相接地故障后，要進(jìn)行人工選線，對(duì)未發(fā)生單相接地故障的配電線路進(jìn)行停電，中斷正常供電，進(jìn)而影響供電可靠性。

5. 對(duì)線損的影響。發(fā)生單相接地故障時(shí)，由于配電線路接地直接或間接對(duì)大地放電，將造成較大的電能損耗，如果按規(guī)程規(guī)定運(yùn)行一段時(shí)間（不超過2 h），將造成更大的電能損耗。

6. 對(duì)人身的危害。對(duì)于導(dǎo)線落地這一類單相接地故障，如果接地配電線路未停運(yùn)，可能發(fā)生人為觸電傷亡事故。

三、單相接地故障預(yù)防及處理辦法

1. 預(yù)防方法。采用以下幾種方法可以預(yù)防單相接地故障發(fā)生：對(duì)配電線路定期進(jìn)行巡視，主要是看導(dǎo)線與樹木、建筑物距離，導(dǎo)線在絕緣子中的綁扎和固定是否牢固，絕緣子固定螺栓是否松脫，橫擔(dān)、拉線螺栓是否松脫，拉線是否斷裂或破股，導(dǎo)線弧垂是否過大或過小等。在農(nóng)村配電線路上加裝分段開關(guān)，縮小故障范圍，減少停電面積和停電時(shí)間。對(duì)配電變壓器定期進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)不合格的配電變壓器進(jìn)行維修或更換。對(duì)配電線路上的絕緣子、分支熔斷器、避雷器等設(shè)備進(jìn)行絕緣測試，不合格的及時(shí)更換。在配電線路上使用高一級(jí)電壓等級(jí)的絕緣子，提高配電網(wǎng)絕緣強(qiáng)度。

2.接地故障處理辦法。配電線路發(fā)生單相接地故障后，運(yùn)行維護(hù)單位應(yīng)立即組織人員巡視線路，查找故障點(diǎn)，在查找過程中采取分片、分段、分設(shè)備的排除法，并結(jié)合絕緣搖測、蹬桿檢查等辦法，盡快找到故障點(diǎn)并消除故障。

四、配電變壓器雷害原因及防雷措施

雷擊對(duì)配電變壓器造成損壞的情況也是非常嚴(yán)重的。2009年某公司10 kV配電變壓器共損壞12臺(tái)，其中因雷擊損壞8臺(tái)，占66.6%；因高低壓側(cè)熔絲配備過大損壞 2臺(tái)，占 16.7%；因其他原因損壞 2臺(tái)，占 16.7%。數(shù)據(jù)表明，雷擊是配電變壓器損壞的主要原因。

1. 配電變壓器的安裝位置不合適，易遭雷擊。眾所周知，高地勢是最易受雷擊或感應(yīng)放電的高發(fā)地帶。因此，一般山區(qū)選擇 10 kV配電變壓器的安裝位置時(shí)，除考慮用電負(fù)荷中心、便于高壓側(cè)電源接線和低壓側(cè)出線等因素外，還要考慮盡量避開雷擊區(qū)，盡可能不要將配電變壓器安裝在制高點(diǎn)處，并嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)程的規(guī)定做好防雷措施。

2. 接地極接地電阻阻值偏大，造成雷擊。配電變壓器損壞在山區(qū)高地勢地帶，土壤的電阻率一般比較高，安裝避雷器接地裝置時(shí)若不做特殊降阻處理，且接地體埋深不夠，勢必造成接地電阻不合格；如果接地裝置日常無人維護(hù)，長年失修，也會(huì)導(dǎo)致接地電阻超過規(guī)定值。這樣當(dāng)雷電電流通過避雷器沿接地極向大地釋放時(shí)，由于接地極接地電阻阻值過大，致使雷電電流釋放受阻，強(qiáng)大的雷電電流一部分被迫向配電變壓器或線路方向釋放，造成配電變壓器損壞。

3. 避雷器未做交接試驗(yàn)或損壞后發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，造成雷擊配電變壓器損壞。在安裝之前，必須首先核對(duì)避雷器銘牌，其規(guī)格是否與安裝地點(diǎn)的要求相符合，同時(shí)應(yīng)對(duì)避雷器認(rèn)真進(jìn)行交接試驗(yàn)，驗(yàn)證其性能是否符合出廠標(biāo)準(zhǔn)和《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定，各種部件應(yīng)完整，瓷絕緣無損傷。

4. 避雷器的接地引下線不符合規(guī)程要求，雷電電流不能泄入大地。目前，避雷器接地引下線主要存在下列問題：有的未按照規(guī)程規(guī)定進(jìn)行正確安裝，而采用簡單捆綁的方法，經(jīng)過一段時(shí)間，捆綁部位將會(huì)松動(dòng)脫落；有的接地引下線受外力破壞發(fā)生斷裂、丟失；有的接地引下線連接點(diǎn)緊固不牢，存在虛接現(xiàn)象等。

5. 正、反變換過電壓的產(chǎn)生，損壞配電變壓器。大部分 10 kV配電變壓器高壓側(cè)都裝有避雷器，但低壓側(cè)未裝設(shè)避雷器或擊穿保險(xiǎn)，裝設(shè)的避雷器或擊穿保險(xiǎn)未投入等，同時(shí)防雷接地與工作接地共用一套接地裝置。在這樣的配置下，配電變壓器很容易產(chǎn)生變換過電壓。當(dāng) 10 kV配電變壓器低壓側(cè)線路遭受雷擊時(shí)，通過變壓器二次繞組的沖擊電流產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢，將按配電變壓器的變壓比即25倍作用于高壓繞組上，瞬時(shí)沖擊電壓高達(dá) 200 kV，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過變壓器高壓繞組的允許沖擊電壓75 kV，由于配電變壓器中性點(diǎn)的絕緣水平較低，很可能發(fā)生高壓側(cè)繞組絕緣擊穿故障。因此，在10 kV配電變壓器的低壓側(cè)加裝避雷器或擊穿保險(xiǎn)，既可以有效地保護(hù)配電變壓器低壓側(cè)繞組，同時(shí)還能保護(hù)高壓側(cè)繞組免遭變換過電壓影響，這對(duì)減少配電變壓器事故，提高供電可靠性，具有重要的意義。

五、結(jié)論

以上是對(duì)10 kV配電線路單相接地故障和配電變壓器雷害原因及防雷措施的分析，在工作過程中要盡量減少或避免這些事故的發(fā)生，才能確保供電的穩(wěn)定性和可靠性。