刍议10kV配电线路接地故障原因分析及预防措施

时间：2024-05-17

朱凤鸣

（广东电网公司茂港供电局，广东茂名 525029）

随着城市的发展和经济的加快，在城镇及农村的电网改造工程的实施中，10 kV配电线路迅速增加。供电方式主要为中性点不接地的“三相三线”。10 kV配电线路在实际运行中，经常发生单相接地故障。特别是在雨季、大风等恶劣天气条件下，单相接地故障更是频繁发生，严重影响了变电设备和配电网的安全、经济运行。

1 单相接地故障的原因

1.1 单相接地故障检测

当线路因某种原因导致10 kV配电线路发生单相接地故障后，工作人员通过变电站10 kV母线上运行的电压互感器和10 kV母线绝缘监察装置等检测到接地故障并发出接地信号，提示调度值班员进行处理，经过选线及分析，最终会确定发生单相接地故障的相别和配电线路，同时汇报上级调度，通知配电线路的运行维护人员查找处理故障。

1.2 单相接地故障发生的原因

10 kV配电线路在实际运行中，通过归纳和总结，发生单相接地故障主要有以下几种原因：导线接头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小；拉线被盗后，落在导线上；配电变压器高压接头引下线断线；配电变压器台上的10 kV避雷器或10 kV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；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，绝缘子污闪或被击穿；树木短接；鸟害；其他异物（如塑料布、铁丝、树枝等）等落在导线上；其他偶然或不明原因。

在以上诸多原因中，导线断线、异物搭接、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，对近年来单相接地故障原因统计，上述4种原因占总故障原因的85%以上。

导线断线主要表现在以下方面：一是在导线接头处，接触不良，发热烧断；二是导线在绝缘子中绑扎或固定不牢，脱落到横担或地上；另外就是导线经过其他施工地段，特别是放炮的地段时，容易引起的断线。异物搭接是指其他物体在大风等条件下，搭落在导线上。绝缘子击穿主要是指绝缘子的污闪及雷击。而树木短接表现在树木直接穿过裸线及树枝落在线路上。

2 单相接地故障的危害和影响

2.1 对变电设备的危害

10 kV配电线路发生单相接地故障后，变电站10 kV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，近年来，已发生过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，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。

2.2 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，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。

2.3 对区域电网的危害

比较严重的单相接地故障，可能破坏区域电网系统稳定，使较大范围地域停电，造成更大事故。

2.4 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。

2.5 对供电可靠性的影响

发生单相接地故障后：①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；②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，特别是在庄稼生长期、大风、雨等恶劣气候条件和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，使线路的维护工作量成倍增大。

2.6 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。据不完全统计，每年由于配电线路发生的单相接地故障，将少供电十几万度，影响供电企业的供电量指标和经济效益。

2.7 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，将造成更大的电能损耗。

3 预防和处理办法

3.1 预防办法

对于配电线路单相接地故障，可采取以下几种方法进行预防，以减少单相接地故障发生：

（1）在对配电线路进行定期巡视时，主要是看导线与树木、建筑物的距离，是否符合规程要求；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；导线是否有外伤和松股；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以及被盗；导线弧垂是否过大或过小等。

（2）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，重点检查变压器的绝缘是否良好。变压器的高压引下线接头是否接触良好。

（3）要对配电变压器及 10 kV公用变定期进行检查和试验，对不合格的变压器及时更换。

（4）在配电线路上加装分支熔断器和避雷器，缩小故障范围，减少停电面积和停电时间，预防雷害，有利于快速判断及查找故障点。

（5）在对配电线路的检修和维护时，要重点查看耐张杆塔导线的接头是否发热变形，线路上绝缘子是否雷击。

（6）注重线路的基础建设，合理预测未来负荷；选择和负荷相匹配的导线截面；缩短线路的供电半径；合理布设配变位置，降低线路的接头发热；实践证明，这样将会有效减少线路的单相接地故障的发生。

（7）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。实践证明，在部分线路上经常使用防污绝缘子和玻璃绝缘子，效果很好。

3.2 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，在上级调度人员指挥下，运行维护单位应立即组织人员巡视线路，查找故障点，在查找过程中可以采取分片、分段、分支、分设备的“排除法”并与绝缘摇表、蹬杆检查等办法相结合，尽快找到故障点并消除。如果上述办法未查找到故障点，可请求上级调度对故障线路试送电一次，如成功，则可能是其他不明偶然原因造成，不成功，则用“排除法”继续查找，直到查找到并消除故障为止。这是传统的老方法，建议在线路上采用新技术、新设备，可有效减少停电时间，缩小停电范围，减轻线路的维护工作量。

4 应用新材料、新技术、新设备

（1）在市区的城网改造中，对负荷大且重要的线路，采用绝缘导线和配套的耐张线夹，增强线路的绝缘强度：对线路易出故障的导线接头，采用先进的穿刺线夹，不仅导线接触良好，还可以连接大小不同的导线：采用新材料改造后的线路，几乎不发生单相接地故障。

（2）对有条件的地区和线路，直接采用电缆铺设。也可有效减少单相接地。

（3）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，已有其他城市部分变电站加装了这套装置，并取得了良好效果。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。

（4）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。目前这一检测系统已在其他局应用，能够快速查找故障点，节省时间，提高供电可靠性，增加供电量，取得了较好效果。