接地故障引发的事故分析安志龙

安志龙

摘要：随着我国经济发展水平的不断提高，电力行业得到显著发展，单与此同时10kV配电网发生的故障也相应的增加，其中配电线路的单相接地故障发生概率较高，并且容易受到外界环境因素的影响。本文首先分析了单相接地故障的原因，并以一起实例说明单相接地故障的查找和处理措施，最后提出关于几种单相接地故障的经验小结。

关键词：配电线路；接地故障；分析处理

前言

目前，随着10kV配电网的迅速发展，尤其是电缆的广泛应用，已使得电力系统的电容电流大幅增加，由弧光接地或谐振过电压等导致的事故越来越频繁，配电网中性点接地方式存在的问题日益凸显。电网中性点不接地供电网系统的不断扩大及电缆馈线回路的增加，单相接地电容电流也在不断的增加，改造电网中性点接地方式、合理选择电网中性点接地方式，已是关系到电网运行可靠性关键的技术问题。本文分析中性点不接地系统单相接地故障的经过和原因，并对单相接地故障的类型、危害、处理方法进行说明，注意事项。

一、配电线路单相接地故障的原因分析

单相接地发生后，故障相对地电压降低，非故障两相的相电压升高，但线电压却依然对称，因而不影响对用户的连续供电，系统可运行1-2h，但是若发生单相接地故障后电网长时间运行，会严重影响变电设备和配电网的安全经济运行，造成配电线路单相接地故障按原因基本可分为以下几个大类：自然因素、设计施工、外力原因、设备原因、用户影响和其他。

自然因素是指配电设备遭受雷击或者大风大雨致使避雷器或其它绝缘设备被击穿后引起接地；设计施工是指配电线路尤其是电缆线路的施工工艺不到位，导致电缆中间头损坏后引起的单相接地；外力原因主要是指外部施工、开挖，使得设备或线路遭受外力影响而接地，如挖机开挖导致电缆损坏，车辆撞杆导致电杆歪斜、吊车作业时安全距离不足或碰线等；设备原因主要是指设备老化或损坏而造成绝缘降低或丧失，如常见的瓷瓶断裂、避雷器击穿、配变本体故障等；用户影响是指用户设备损坏或故障引起线路故障接地，如用户电缆被挖断、用户电压互感器爆炸等；其他是指接地故障发生后，巡线未发现任何异常。

二、单相接地故障案例

1.事故经过

大雨过后，某10kV配电站接到上级变电站通知——该变电站有单相接地故障，需立即进行排查。值班电工随即对配电站内设备进行检查，正在这时#12配电柜跳闸，约15秒钟后#14配电柜跳闸，大约20秒钟后#20配电柜也跳闸了。至此在不到1分钟的时间内，3台10kV配电柜连续跳闸，造成3台作业门机长时间停机。

随后电工对跳闸线路的电缆和设备进行重点检查，发现：#14门机的10kV电缆卷筒滑环箱内存在放电现象，滑环、刷架及箱壁有大量灼痕，地线已经烧断；#12码头接线箱内门机电缆终端头的B相和地线均烧毁，电缆四指套内B相线和地线的绝缘层有明显的刀口；#20配电柜出线电缆的中间接头处A相和C相击穿烧毁，测量其相间及对地绝缘均不足3MΩ。

2.原因分析

这是一起典型的由一处单相接地故障，引起系统内多处发生故障的案例。根据现场情况分析，本次事故是由该单位#12接线箱引起的。接线箱内的电缆头在制作过程中，操作人员误将B相线和地线绝缘破坏，没有发现留下的安全隐患，降低了B相的对地绝缘。电缆在长期的运行中受潮湿、本体发热等因素的影响，致使B相对地产生间歇性放电，电缆处在不完全接地状态。经过一段时间的使用后，由原拉弧、熄弧转变为完全接地状态。故障由单相接地状态转化成两相间的短路状态，导致其它设备跳闸。

单相接地故障发生后，其余两相的对地电压将升高，使供电系统中的一些绝缘薄弱的环节遭

到破坏，从而导致事故扩大。特别是电缆线路发生接地故障时，接地电弧一般为封闭性电弧，不易自行熄灭，很容易造成相间短路。

3.故障接地类型

故障接地是指导体与大地的意外连接，主要有3种类型。我国3~66kV电力系统大多数采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式，即为小电流接地系统。发生单相接地后，故障相对地电压降低，非故障两相的相电压升高。但线电压却依然对称，因而不影响对用户的连续供电，系统可运行1~2h。但是35kV及以下的配电网络，系统的绝缘水平一般都比较低。当系统发生单相接地故障时，非故障相的电压升高，如果继续运行，势必对用电设备造成损害。

（1）不完全接地

不完全接地是指通过高电阻或电弧接地。当发生一相（比如B相，如图1所示）不完全接地时，由电压相量图可以看出，电压中性点由0点漂移至0′点。这时B相相电压0<UB′<UB；A相的相电压范围为UA<UA′<UAB；C相的相电压范围为UC<UC′<UBC。即不完全接地时故障相的相电压降低，但是不会降到零；非故障相的相电压高于正常相电压，但达不到线电压。

（2）完全接地

完全接地是指线路发生接地时，接地相和地之间阻值接近零欧姆，也称金属性接地。当一相（比如B相，如图2所示）发生完全接地时，由电压相量图可以看出，此时电压中性点已漂移至C点，负载中O′点与C点重合，这时B相相电压0=UB′<UB；A相的相电压范围为UA<UA′=UAB；C相的相电压范围为UC<UC′=UBC。即完全接地时故障相的相电压降到零，非故障相的电压升高3倍，等于线电压。

（3）弧光接地

弧光接地是指在接地的瞬间产生电弧。弧光接地过电压又称间隙性弧光接地过电压。当中性点非直接接地系统发生单相间隙性弧光接地故障时，由于不稳定的间歇性电弧多次不断的熄灭和重燃，在故障相和非故障相的电感电容回路上会引起高频振荡过电压，非故障相的过电压幅值一般可达3.15~3.5倍相电压。这种过电压是由于系统对地电容上电荷多次不断的积累和重新再分配形成的，是断续的瞬间发生的且幅值较高的过电压，对电力系统的设备危害极大。

三、单相接地故障的处理

单相接地故障发生后，系统可能产生谐振过电压。谐振电压是正常电压的数倍，危及供电系统相关设备的绝缘，严重时使变配电设备绝缘击穿，造成更大事故。严重的单相接地故障，对区域电网的可靠性、稳定性造成严重破坏，对区域的生产、生活造成一定损失。因此发生单相接地故障时要及时处理并注意以下几点：

（1）值班人员作好相关记录，并迅速报告相关负责人员。

（2）检查所内电气设备有无明显的故障迹象，然后进行线路接地的查找。如果有跳闸现象或某线路故障，则应分闸后重点检查。

（3）选线时应先操作双回路或有其它电源的线路，然后按照先次后主的原则拉试线路。

（4）采用保护跳闸、重合送出的方式进行寻找故障点。当拉开某条线路，断路器接地现象消失，便可判断它为故障线路，对此故障线路进行全面检查。

（5）当逐路查找后仍未找到故障线路，而接地现象未消失，可考虑是两条线路同相接地或所内母线设备接地情况，进行针对性查找故障点。变电所值班员按规定顺序逐条选切线路，应特别注意切每条线路时绝缘监视装置三相对地电压表指示的变化。若全选切一遍，三相对地电压指示没有变化，说明不是线路有单相接地故障，是变电所内设备接地。若全选切一遍三相对地电压指示有变化时，应考虑有两条配电线路同相发生单相接地（含断线）故障。

（6）寻找和处理单相接地故障时，应作好安全措施，保证人身安全。当设备发生明显接地时，室内不得接近故障点4m以内，室外不得接近故障点8m以内。进入以上范围的工作人员必须穿绝缘靴，戴绝缘手套，使用专用工具。

（7）处理接地故障时，禁止停用消弧线圈。若消弧线圈温升超过规定时，可在接地相上先作人工接地，消除接地点后，再停用消弧线圈。

四、结束语

当小电流接地电网发生故障时，虽然系统能够正常运行一段时间，但是维修人员必须尽快排除故障，防止事故扩大，造成更大的损失。维修人员在日常工作中，要注重自身技术水平的提高，积极改善设备的运行条件，加强配电线路的检查、维护保养，提高设备的绝缘水平。一旦出现单相接地故障时，维修人员要按有关规定操作，沉着冷静分析故障原因，准确判断、查找故障，迅速排除故障尽快恢复供电，把对电网运行造成的影响降到最低。

参考文献：

[1]王宝峰.10kV配电线路故障原因及防范措施探析[J].科技创新与应用，2012，（4）.

[2]周建民.有效预防和处理10kV线路单相接地故障[N].国家电网报；2008年.