配网单相接地故障及典型抢修案例分析

钱 成

（国网江苏省电力有限公司常熟市供电分公司，江苏 常熟 215500）

0 引 言

发生单相接地故障后，出于人身安全等考虑，调度当值人员会第一时间根据变电站选线系统选线结果进行拉闸。发生故障后，通过故障巡线发现故障点是第一步。在实际运行过程中，单相接地故障往往较为隐蔽。运行抢修人员在长期抢修过程中积累了一些查找故障点的方法，主要有常规巡线、分段试送、手持式单相接地故障定位仪和暂态录波型故障指示器等方法[1]。下面将结合常熟地区实际案例，对常用的几种故障定位方法进行介绍与分析。

1 常规巡线

发生单相故障后，抢修人员立即开展故障巡线工作。常规巡线的首要任务是检查线路有无断线，排除人身安全隐患。有经验的运行人员可以通过巡视的仔细观察，发现存在的故障点。

案例 1。2018 年 4 月 10日 12∶08∶00，银河变 216华食线发生单相接地故障。经现场运行人员故障巡线发现，华食线#44杆扎线脱落造成线路与铁横担接触而发生接地故障。

在这起案例中，单相接地故障点存在明显异常，只要巡线人员认真检查，巡线到位，可以通过观察进行定位。但是，单相接地故障点很多是隐蔽的，甚至是设备内部的，通过肉眼观察往往无法取得很好的效果，这时需要其他技术手段辅助来完成。

2 分段试送

当线路长度较长、用户较多的情况下，分段试送的成功率相比全线试送要高，且可以通过分段试送缩小故障范围，优先恢复非故障区域供电。

案例 2。2018 年 8月 17 日 08∶18∶00，海虞变 127曹福线发生单相接地故障后，经首轮巡线未发现故障，因曹福线线路较长、用户多，全线仔细巡视耗时过多，决定对曹福线进行分段试送。曹福线电气接线简图如图1所示。

图1 海虞变127曹福线电气结构

步骤如下：

（1）拉开7175开关，试送成功；

（2）拉开7139开关，合上7175、7140开关，试送成功；

（3）初步判断故障范围为7139后段范围内；

（4）对7139后段线路进行巡线，发现#36A15A1～#36A15A2杆有树枝碰到线路，发现故障；

（5）排除故障后，全线试送成功。

3 手持式单相接地故障定位仪

单相接地发生后，根据相关规程允许带接地运行2 h。在经过首轮巡线排除断线情况后，通过分段试送缩小故障范围。若还无法发现故障点，则需借助仪器来检测。手持式单相接地故障定位仪如图2所示。

手持式单相接地故障定位仪的基本原理是线路在发生单相接地时会产生零序分量，手持式单相接地故障定位仪通过内置线圈捕捉并放大零序分量来判断是否有接地电流流过线路。

图2 手持式单相接地故障定位仪

案例 3。2018 年 2月 22 日 20∶29∶56，莫城变 121金星线发生单相接地故障，经多次巡线未发现异常。抢修人员决定采用手持式单相接地故障定位仪来确定故障点位置。莫城变121金星线电气简图如图3所示。

图3 莫城变121金星线发生单相接地故障电气图

以莫城变121金星线单相接地故障为例，故障点实际发生在#68支线，故障原因为5014开关内部故障引起线路接地，通过常规巡线根本无法发现。调度强送电开始后，抢修人员分别在#23、#35、#42、#53电杆处采用手持式单相接地定位仪进行测量，均能够检测到故障信号。但是，在#68杆小号侧检测到了故障信号，而在#68杆大号侧未检测到故障信号。因此，抢修人员判定故障点在#68支线。经检测，故障是柱上负荷开关内部绝缘击穿造成的接地。

采用手持式单相接地定位仪，能够快速、精准判定故障位置，但是需要在排除断线的前提下带接地强送电，存在一定的安全隐患。现场测试人员必须做好防护措施，以防故障点跨步电压伤人。同时，这种测量方法必须排除其他信号的干扰，若被测线路附近有高压线或低压带电线路，可能会影响测量的准确性。

4 态录波型故障指示器

暂态录波型故障指示器是配网近年来采用的一种较先进的故障定位方法。原理是通过高精度的零序电压与零序电流感应检测元件进行检测，并通过GPRS精确对时。当零序电压发生突变时，检测零序电流分量，以此作为接地故障选线与判断故障点的依据[2]。

案 例 4。2018 年 9 月 6 日 07∶40∶13， 铁 琴 变 211丰研I回线速切动作，重合成功，222铁庭线速切动作重合不成（该案例最终分析结果为因单相接地故障引发了不同线路经大地相间短路跳闸）。

铁琴变211丰研I回线只供一家重要用户，对供电可靠性要求非常高，一旦发生故障将带来重大损失。丰研I回线电气接线简图如图4所示。

图4 丰研I回线电气接线

从图4可以看到，丰研I回线#3、#20、#35分别安装了一组暂态录波型故障指示器（SGS）。

故障发展过程如下。

（1）单相接地故障 2018-09-06 07∶40∶13.702734 铁琴变电站1段-211丰研I回线35#杆后A相发生接地故障。丰研I回线零序电压波形如图5所示。

图5 丰研I回线零序电压波形

（2）不同线路异相经地短路 2018-09-06 07∶40∶13.720 546 18 ms后，铁琴变电站1段另一条线路也发生接地故障，故障演变为不同线路异相经地短路故障，A相短路电流峰值达到了3 800 A。后调度通知证实，同母线的222铁庭线几乎同时发生跳闸。铁庭线因未安装故障指示器，因此未能记录故障波形。丰研I回线各监测点零序电流波形，如图6所示。

（3）211丰研 I回线线路跳闸 2018-09-06 07∶40∶13.784 375 64 ms后，211丰研I回线线路跳闸；

（4）零序电压恢复正常 2018-09-06 07∶40∶14.333 593零序电压恢复正常；

（5）211丰研 I回线线路合闸 2018-09-06 07∶40∶15.878 281铁琴变电站1段-211丰研I回线重合闸成功，恢复供电。

暂态录波型故障指示器监测系统完整记录了故障发生到恢复供电的全部变化过程。由此，可判断故障原因为用户内部故障，A相某处绝缘薄弱造成接地，排除了线路故障，不需安排人员进行巡线，也分清了故障责任。

图6 丰研I回线各监测点零序电流波形

5 方法比较

通过案例分析可以看到每种方法在故障定位中的作用，下面将总结每种方法的优劣与适用范围。

5.1 常规巡线

优点是简单直观，适用于绝大部分故障，是查找故障的最基本方法。缺点是耗时较长，很难发现较隐蔽的缺陷，往往也难以发现设备内部缺陷。线路较长时，该方法恢复供电用时较多，适用于首轮巡线，排除断线，确保人身安全。通常，它常与其他技术手段相结合使用。

5.2 分段试送

可快速判断故障区域，缩小故障范围，优先恢复非故障区域供电，但无法精确定位故障点，适用于较长线路。

5.3 手持式单相接地故障定位仪

可精准定位故障点，但需带接地强送电，存在一定的安全风险，适用于常规巡线无法找出的隐蔽性故障和设备内部故障。

5.4 暂态录波型故障指示器

可远程精确判定故障区域，并记录故障发生的全过程，有利于故障分析，但只能用于故障发生前已安装的线路，且效果取决于安装的位置与数量。若普遍应用，则投入资金较大。因此，它适用于对供电可靠性要求特别高的重要用户，或线路发生短时故障后即消失，而巡线等手段无效，需有针对性分析故障原因的线路[3]。

6 结 论

单相接地故障是一种相对隐蔽的故障。针对不同情况要采取相应措施，才能取得最好的效果。以上论述的4种方法是常熟配网抢修过程中最常用的方法，且在故障定位过程中需相互配合使用，力争最快定位故障[4]。