10kV母线客户端接地故障排除分析

赣州八五一台 朱友林

我国电力系统接地最常见的解决方法主要是分割电网法、短时间阻断法，基于这两种最主要的接地故障处理方法。但是更棘手的问题在于如果有系统同名接地并且相继发生问题，单是采用上述两种方式是排除不了系统接地故障的。

1 客户端接地故障概念

1.1 客户端接地故障原因分析

接地故障主要是指相线、中性线等带电导体与地间的短路，“地”是指电气装置设备内与大地以及与大地有连接的外露导电的部分和装置外导电部分。接地故障所引起的间接接触电击事故是最常见的电击事故。接地故障所引起的对地电弧和电火花则是最常见的电气短路的起火源头。就引起的电气灾害而言，接地故障远远比一般的电力短路更加危险，而对接地故障所引起的间接接触电击的防范措施远比直接接触电击防范措施要复杂一些。

根据10kV 母线配网线路运行统计，线路单相接地故障要占总故障的70%以上，而造成10kV 母线线路单线接地的原因有很多，归纳来说主要包含气候原因、线路通道、交跨原因、工程施工以及产品质量、线路设备绝缘原因、外部因素破坏等。从我国多年的系统运行经验来看，发生单相接地最主要的原因是以下几点：首先是线路通道破坏，如树枝、毛竹或者遇到大风大雪天气使得单线接地；其次就是由于外力的破坏如砍树、维修线路让单相线掉落在地面上，从而导致了单线接地。还有就是与其他线路的交叉跨越距离不够，在夏季或重负荷的时候线路驰度下降也会引起单相接地；最后就是因为暴雨天气所造成的雷击或者其他原因造成的绝缘部件或电气设备单相接地。

中性点接地方式有中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点直接接地三种单相接地类型。目前，10kV 母线配电网中性点的运行方式普遍采用的是不接地或经消弧线圈接地方式（也被称为小电流接地系统）[1]。中性点不接地三相系统中，在正常运行过程中电网各相对地电压是对称的，其大小为相电压。当由于其绝缘受到一定的损坏时发生单相接地故障时，情况将发生明显的变化。据接地情况不同可将其分为两类：一类是完全接地（也被称为金属性接地，认为接地处的电阻近似于零），另一类是不完全接地[2]。

1.2 10kV 母线出线客户端接地故障的危害

我国因为电气故障所引发的火灾次数和电气火灾造成的经济损失居于各种火灾的首位。另外根据世界各国不完全统计，我国因为电击死亡的人数与用电量相比名列前茅。根据调查得出因为接地故障所引发的火灾和电击死亡人数，高压系统只占据10%左右，而低压系统占60%以上[3]。主要原因是低压配电系统问题较多、涉及面广泛，操作使用一般都是缺乏用电安全知识的人们。而且因为目前建筑市场的鱼龙混杂，相关部门的风气不正出现一些二次装修无证设计，市场监督管理不善，未经过原设计单位许可就随意的进行修改，使得一些宾馆、俱乐部、饭店、家庭、学校、公寓等电气火灾和电击死人的现象不断发生[4]。

配电线路单相接地故障所引起的危害，可能会使得系统在经过长时间的运行时，烧毁电压互感器，使得电力设备受到大量损坏，导致大范围的停电。在单相接地故障发生时，还可能发生间歇性弧光接地，也可能造成谐振过电压，使线路上的绝缘薄弱点击穿，造成严重的短路事故，也可能发生严重的电气火灾事故。如果发生导线落地这一单相接地故障，对于来往的人群和车辆都有很大的危害，还会发生跨步电压所引起的人身伤亡事故[5]。

2 电力系统概念

电力系统故障中产生后果较为严重的类型有短路、故障、损伤等。而其中短路故障对电力系统的危害是最大的。电力系统容易发生故障和短路的原因是因为在电力系统正常运行状态下，不同之间的相产生了短接，影响到正常的工作程序，使得电力系统紊乱所以才被称为短路。造成电力短路最重要的原因就是因为不同性质的电力材料破损、老化、故障才导致的，还有一部分是因为维修人员的操作不当或者线路接线不良等操作行为才会使得电力系统受到影响，从而导致电力系统状态的不良运行[6]。

在生活中最常见的电力系统故障，一是水平电力所造成的故障，二是因为线路短路所造成的。水平电力所造成的故障一般包括了单线短路、多线短路等。这是因为不同线路之间的电压和电流有时候并不相同，所以一旦产生几条线路相交就会引起电力反应造成了电力系统短路。根据研究调查发现继电保护故障均为三个相位电路，而且其中可以进行任意分组且最多能分为三类，在相关专业上被称为“三相相量对称法”。其实“三相相量对称法”主要是将不对称的电流和电压分别分成三组分量。分别为：正序分量主要是是指三相之间的分量大小都相同，但是彼此之间的相位却不同。负阶分量主要是指三相之间的负阶之间的大小都相同，但是相位却存在一定差距。零阶分量主要是指三相零阶分量之间的大小均为相等，且彼此相位相同。

3 解决客户端接地故障方法

3.1 保护10kV 母线出线客户端接地安全

与短路故障不同的是电导体与金属管、设备外壳、金属机械等大地短路都被称为接地故障，所以它们在意义上是与短路故障是不相同的。由于接地故障发生的环境比较隐蔽不易被发掘和检查，这也提高了维修人员的工作难度。电力系统在给世界带来便捷的同时，也制造了很多与电气火灾相关的灾难。为了能够更好维护电力系统客户端的良好运行，同时减轻电气火灾对人们所造成的影响保护人们的财产生命安全。相关部门需要制定一系列完善的保护措施和维修流程，才能有效的将接地故障的电流、电压控制到合理的范围内以减少故障所产生的危险事故。常见的电击一般分为两种，第一种是属于直接接触式，然而直接接触仅仅是作为保护器的后部防护，具体作用较小。第二种则是间接接触式，在物体与物体之间受到伤害的时候一定是通过另外一个载体才造成的事故或故障。

1类电气设备在接地时可以自动的进行切断故障，而且电气装置的外露会导致导电部分必须与pe线相互连接才能实现接地。2类、3类则是通过电气设备的加强绝缘体和特低电压来进行的电气隔离来防止接地故障的发生。在日常生活中使用1类方法的较多，但是在使用过程中当高度一旦超过2.5米及以上时就不能接地，因此对于人体可接触范围内的电气装置外露的部分一定要接地，不然会使人遭受到电击的伤害。总等电位联结使得裸露的导电部分处于一个该电位，用这种方式可以消除被电击的危险，减少因为电气动作不可靠所带来的伤害。当电源干线中的PEN 线被折断时，三相负荷并不平衡时，负荷的中性点电位进行漂移，PEN 线和金属设备外壳对地带电位，如果一般的室内设置有总等电位联结，即使发生了客户端接地故障或者是电击现象也会因为其接触的电压较低，使得危险系数相应降低。总等电位的联结有利于消除电磁场引起的干扰，从而对于弱电系统是十分重要而不可忽视的一项保障措施。

3.2 完善消弧线圈专业管理

健全消弧线圈的验收、巡视、检修等各个技术环节上的管理机制。根据我国2017年国家电网公司所发布的“五通”规定，开展消弧线圈常态化管理，严格把控生产安装环节。其次形成系统的消弧线圈的控制器检验操作流程，并归入到例行检查工作内容之中。还可以开展小电流接地系统电容电流周期性的测试工作，并开展所辖变电站小电流的系统母线电容电流理论计算，对比测试值和理论值。对于不同的厂家的选线装置开展实际调研，挑选出最优最合适的装置进行试点应用。我们会使选线装置采集相关模拟量并上传到总系统中，为维护和排除故障提供必要条件。

对于低励磁阻抗变压器接地装置，各个试点可以进行大力宣传和投入，加大对低励磁阻抗变压器接地装置的应用，解决目前接地电流系统故障排除缓慢、排除正确率低这些可能存在的隐患。同时还对10kV 间隔零序TA 的设计、开发、研制、安装等规定工作系统，完善了零序TA 检查机制，实现了定期检修和维护零序TA 电路系统，进一步建立科学系统的安装维修流程。

3.3 短时间切断法

利用短时间切断法对10kV 1类母线各处线路分别试拉查找故障线路。拉开10kV A 线1101开关，接地末消失，再合上10kV A 线1101开关恢复供电；拉开10kV B 线1102开关，接地末消失，再合上10kV B 线1102开关恢复供电；通过对各个线路的试拉，并没有找到接地故障出现的线路。指令变电维修人员将10kV 1101A 线与10kV 1101B 线分别进行热备用转检修，通知线路运检单位处理并向上级汇报以上情况。因此真正适用10kV 母线出线客户端接地故障不停电的排除方法主要有分割电网法、短时间切割法和逐一试送线路法。

综上，经过对送线路法不断的试验能够得出，送线路法能够在单母线发生多条或者是单条线路同名相接地故障时，能够快速的排查到发生接地故障的电力线路，进行及时处理，能够极大程度保障系统正常运行和人们的生命安全。送线路法改变了传统的单线接地查找方法，更加快捷高效的找到接地故障的线路。通过排查出接地故障线路从安全角度上能够极大程度的避免单线接地对设备的损伤。