1、山东科技大学继续教育学院 2013 级专科电气自动化学年论文毕 业 论 文论文题目： 10kV 单相接地故障的判断和处理 函授站： 聊城阳谷基地 专业班级：电气自动化撰写人： 魏玉珍 山东科技大学继续教育学院2015 年 9 月 1 日山东科技大学继续教育学院 2013 级专科电气自动化学年论文0摘要：10kV 小电流接地系统单相接地（以下简称单相接地）是配电系统最常见故障，多发生在潮湿、多雨天气。通过对 10kV 配电线路发生单相接地故障原因的分析，指出单相接地故障对配电设备和配电网的危害，提出预防和故障处理办法，并建议应用新技术新设备，减少单相接地故障的发生，确保配电网安全、经济和稳定运行
2、。关键词：单相接地 危害 分析 预防和处理 新技术新设备。abstract:10kV small current grounding system of single-phase ground (hereinafter referred to as single-phase ground) is the most common faults distribution system occurred damp, rainy weather.10kV distribution lines through the analysis of the reason single-lane groundin
3、g,and points out that the signal-phase ground fault of the substation equipment and the dangers of distribution network,puts forward the prevention and fault treatment measures and the application of new technology,new equipment suggestions,reduce the signal-phase ground fault happens,ensure distrib
4、ution network security,economic and stable operation.key words:Single-phase ground,Harm,Analysis,Prevention and Treatment,New technologies and New equipment.山东科技大学继续教育学院 2013 级专科电气自动化学年论文1目录目录 .21 前言 .41.1 电气装置的接地方式 .41.2 单相接地故障的形成 .42 单相接地故障的分析 .52.1 绝缘监察装置原理 .52.2 单相接地故障检测 .52.3 10KV 系统单相接地故障的特点 .
5、62.4 故障现象判断与分析 .62.4.1 完全接地（即金属性接地） .72.4.2 不完全接地（即非金属性接地） .72.4.3 电弧接地 .72.4.4 串联谐振 .72.4.5 绝缘监测仪表的中性点断线时电网发生单相接地 .72.5 单相接地故障发生的分析 .83 单相接地故障的查找与处理 .83.1 判明故障性质和相别 .83.2 分网运行缩小范围 .93.3 检查站内设备 .93.4 消弧线圈档位不适当和谐振 .104 单相接地故障的危害和影响 .104.1 对变电设备的危害 .104.2 对配电设备的危害 .114.3 对配电网的危害 .114.4 对人危害 .114.5 对供电
6、可靠性的影响 .114.6 对供电量的影响 .114.7 对线损的影响 .124.8 对日常生活的影响 .125 单相接地故障的处理方法 .125.1 传统处理方法 .125.1.1 经验判定法 .125.1.2 推拉法 .135.2 现在较为常用的处理方法 .135.2.1 绝缘摇测判定法 .135.3 发生单相接地故障后的处理 .156 单相接地故障的预防办法 .15山东科技大学继续教育学院 2013 级专科电气自动化学年论文26.1 定期检查配电设备 .166.2 定期进行零件的绝缘测试 .166.3 安装真空开关 .166.4 安装单相接地故障检测系统 .166.5 更换高压绝缘架空导
7、线 .177 应用新技术新设备 .177.1 小电流接地自动选线装置 .177.2 线路故障在线监测系统 .187.3 金属氧化物避雷器（MOA） .187.4 绝缘导线放电间隙 .198 总结 .19参考文献 .20山东科技大学继续教育学院 2013 级专科电气自动化学年论文31 前言1.1 电气装置的接地方式电力系统按中性点接地方式不同,分为中性点直接接地系统、中性点不接地系统、中性点经消弧线圈接地系统三种。中性点直接接地系统称为大电流接地系统,中性点不接地系统、中性点经消弧线圈接地系统,通常称为小电流接地系统。小电流接地系统发生单相接地故障时,由于线电压的大小和相位不变，而且系统的绝缘又
8、是按线电压设计的,因此允许短时间运行而不立即切除故障，一般 10kV、35kV 线路允许接地运行不超过 2 小时，这主要是受电压互感器和消弧线圈带接地允许运行时间的限制，长时间接地运行使电压互感器发热，有可能烧坏电压互感器。中性点经消弧线圈接地系统有接地故障时，制造厂一般规定消弧线圈可运行 2 小时，应监视消弧线圈的上层油温不能超过 85 摄氏度（最高限值 95 摄氏度）。单相接地故障在 10kV、35kV 供电系统中是常见的故障，在发生单相接地故障时，应迅速查找故障点，争取在未发展成两相接地短路故障前、将其切除,以免扩大事故。单相接地故障产生原因多，现象复杂，危害大，可根据具体情况对故障进行
9、判断、并采取切实可行的处理方法进行处理。1.2 单相接地故障的形成在我国，366kV 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，即小电流接地系统。在小电流接地系统中，单相接地是一种常见故障。随着电网升级改造工程的实施，10kV 配电线路供电方式的改变，增强了配电线路的绝缘水平，降低了配电线路的跳闸率，提高了供电可靠性，减少了线路损耗，具有重大的意义。但 10kV 配电线路在实际运行中，由于树障、配电线路上绝缘子单相击穿、单相断线以及小动物危害等诸多因素，经常发生单相接地故障。10kV 配电线路在实际运行中，发生单相接地故障的主要原因有导线在绝缘子上绑扎或固定不牢，脱落到横担或地
10、上，导线断线落地或搭在横担上；配电变压器高压引下线断线；导线风偏过大，与建筑物距离过近；配电变压器高压绕组单相绝缘击穿或接地，配电山东科技大学继续教育学院 2013 级专科电气自动化学年论文4变压器台上的避雷器或熔断器绝缘击穿；同杆架设导线上层横担的拉线一端脱落搭在下排导线上，导线上的分支熔断器绝缘击穿、绝缘子击穿、线路落雷、树木短接等。以上多种原因中，导线断线、绝缘子击穿和树木短接是配电线路发生单相接地故障最主要的原因。特别是在雨季、大风和冰雪等恶劣天气条件下，单相接地故障更是频繁发生，严重影响了配电设备和配电网的安全、经济运行，甚至可能产生过电压，烧坏设备，引起相间短路而扩大事故。因此，熟
11、悉并掌握单相接地故障的处理方法，对运维人员来说十分重要。本文结合笔者多年工作实践，就 10kV 配电线路单相接地故障发生的原因、对配电设备和配电网的安全经济运行的影响和单相接地故障的预防、故障后的处理办法以及采取新技术、新设备等方面进行粗浅的阐述。2 单相接地故障的分析2.1 绝缘监察装置原理对于绝缘监察装置，我们通常采用三相五柱式电压互感器加上电压继电器、信号继电器及监视仪表构成。通常将电压互感器接在发电厂或变电站的母线上，它由五个铁芯柱组成，有一组原绕组和二组副绕组，均绕在三个中间柱上，第一副绕组接成星形后接上三只电压表测量相电压；第二副绕组接成开口三角形后接入一个过电压继电器反映零序电压
12、。当网络在正常情况下，第一副绕组的三相电压是对称的，零序电压为零，电压表读数相同，均为系统的相电压；开口三角形开口端理论上无电压，过电压继电器不动作。当网络中发生单相接地故障时（假设 A 相） ，网络中就出线了零序电压，接地相的电压表读数降低，非接地相的电压表读数增大，从而可判断接地故障所在的相别。同时，开口两端点间感应出零序电压，当达到电压继电器的动作电压时，电压继电器和信号继电器均动作，发出音响及灯光信号。值班人员根据信号和电压表指示，便可以知道发生了接地并判定接地相别，然后向调度值班员汇报。2.2 单相接地故障检测由于某种原因导致 10kV 配电线路发生单相接地故障后，通过变电站 10k
13、V 母线上运山东科技大学继续教育学院 2013 级专科电气自动化学年论文5行的电压互感器，10kV 母线绝缘监察装置检测到接地故障并发出接地报警信号，提示值班员进行处理，经过小电流接地自动选线装置的判断，最终确定发生单相接地故障的相别和配电线路，经变电站运维人员停运该配电线路（规程规定可以故障运行 12 小时，但考虑到继续运行一段时间后可能导致单相接地故障扩大成其它事故，故一般停运） ，汇报上级调度，由配电线路的运维人员巡线查找故障原因，故障点查找到以后，向调度汇报故障点的位置和故障发生的原因，并拿出处理方案和建议。2.3 10KV 系统单相接地故障的特点在小电流接地的配电网中，一般装设有绝缘
14、监察装置。当配电网发生单相接地故障时，故障相对地电压降低，非故障相的相电压升高，由于线电压的大小和相位不变（仍对称） ，况且系统的绝缘水平是按线电压设计的，所以不需要立即切除故障，因而不影响对用户的连续供电，系统仍可运行 12h。这也是小电流接地系统的最大的优点。但若发生单相接地故障时电网长期运行，因非故障相对地电压可升高 倍，可能引起绝缘薄弱环节被击3穿，发展成为相间短路，使事故扩大，影响用户的正常供电，也可能使电压互感器铁芯严重饱和，导致电压互感器严重过负荷而烧毁。此外，在仍可继续运行时间内，由于接地点接触不良，因而在接地点会产生瞬间然熄的间歇性电弧放电，弧光接地还会引起全系统过电压，进而
15、损坏设备，破坏系统安全运行。并在一定条件激励下产生谐振过电压，这对系统绝缘造成的危害更大。为此，必须尽快处理排除单相接地故障，确保电网安全可靠运行。2.4 故障现象判断与分析单相接地故障信号是根据电压互感器二次侧开口三角形输出电压来判定的。1）电压互感器有一相高压保险熔断，开口三角形输出电压不平衡，报出接地信号。区分依据：接地故障时，故障相对地电压降低，非故障相对地电压升高，线电压不变，而电压互感器一相高压保险熔断时，互感器开口三角处会出现 35V 左右电压值 ，对地电压一相降低，另两相对地电压不变，线电压指示则会降低。 2）用变压器对空载母线合闸充电时，断路器三相合闸不同期，三相对地电容不平
16、衡，使中性点发生位移，三相电压不对称，报出接地信号。区分依据：这种情况在操作时发生，山东科技大学继续教育学院 2013 级专科电气自动化学年论文6只要检查母线及连接设备无异常，即可判定。投入一条线路或投入一台所用变压器，接地信号即可消失。 3）系统中三相参数不对称，消弧线圈的补偿度调整不当，在倒运行方式操作时，报出接地信号。区分依据:这种情况多发生在系统中有倒运行方式操作时。经汇报调度,在相互取得联系时，可以了解到。可先恢复原运行方式，将消弧线圈停电调整分接头，然后投入，再进行倒运行方式操作。 2.4.1 完全接地（即金属性接地）如果发生 A 相完全接地，则故障相的电压降到 0，非故障相的电压
17、升高到线电压。此时，电压互感器开口三角处出现 100V 电压，电压继电器动作，发出接地信号。2.4.2 不完全接地（即非金属性接地）当发生一相（如 A 相）不完全接地，即通过高电阻或电弧接地时，中性点位移。这时故障相的电压降低，但不为 0；非故障相的电压升高，大于相电压但不大于线电压。电压互感器开口三角处的电压达到整定值，电压继电器动作，发出接地信号。2.4.3 电弧接地如果发生 A 相完全接地，则故障相的电压降低，但不为 0，非故障相的电压升高到线电压。此时电压互感器开口三角处处现 100V 电压，电压继电器动作，发出接地信号。2.4.4 串联谐振由于系统中存在容性和感性参数的元件，特别是带
18、有铁芯的电感元件，在参数组合不匹配时会引起铁磁谐振，并且继电器动作，发出接地信号。 2.4.5 绝缘监测仪表的中性点断线时电网发生单相接地现象为：三相电压正常，但接地信号已发出。这是由于系统确已接地，但因电压表的中性点断线，故绝缘监测仪表无法正确地表示三相电压情况。此时，电压互感器开口三角山东科技大学继续教育学院 2013 级专科电气自动化学年论文7处的电压达到整定值，电压继电器动作，发出接地信号。2.5 单相接地故障发生的分析10kV 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：1）导线断线落地或搭在横担上，配电变压器高压引下线断线；2）导线外力破坏砸断线造成单
19、相接地；3）配电变压器台上高低压线路交叉、导线风偏过大,与建筑物距离过近；4）配电变压器台上的 10kV 避雷器或 10kV 熔断器绝缘击穿；5）配电变压器高压绕组单相绝缘击穿或接地，熔断器老化或熔丝和设备不匹配造成熔断器不跌落；6）线路雷击造成绝缘子击穿、脱落线路对杆塔放电、线路烧断发生单相接地；7）线路上的分支熔断器绝缘不良，不跌落；8）空气湿度大时树木对导线距离不够、鸟害、飘浮物（如塑料布、树枝、风筝等） 、其它偶然或不明原因；9）地埋电缆单相接地或受外力破坏造成永久损伤；在以上诸多种原因中，导线断线、绝缘子击穿和地埋电缆单相接地或受外力破坏造成永久损伤是发生配电线路单相接地故障最主要的
20、原因，对近几年来单相接地故障原因统计，上述三种原因占总故障原因的 80%以上。3 单相接地故障的查找与处理3.1 判明故障性质和相别根据接地故障的判断所述依据，首先判明故障性质和相别，待确定为接地故障后，采取措施，进行查找处理。接地故障性质和相别的判断：1）警铃响， “XX 千伏母线接地”光字牌亮，中性点经消弧线圈接地的系统，常常还有“消弧线圈动作”的光字牌亮。山东科技大学继续教育学院 2013 级专科电气自动化学年论文82）绝缘监察电压表三相指示值不同，接地相电压降低或等于零，其它两相电压升高为线电压，此时为稳定性接地（金属性、永久性） 。如果绝缘监察电压表指针不停地来回摆动，出现这种现象即
21、为间歇性接地（非金属性接地） 。3）当发生弧光接地产生过电压时，非故障相电压很高，表针打到头，常伴有电压互感器高压一次侧熔体熔断，甚至严重烧坏电压互感器。4）完全接地。如果发生 A 相完全接地，则故障相的电压降到零，非故障相的电压升高到线电压，此时电压互感器开口三角处出现 100V 电压，电压继电器动作，发出接地信号。5）不完全接地。当发生一相（如 A 相）不完全接地时，即通过高电阻或电弧接地，中性点电位偏移，这时故障相的电压降低，但不为零。非故障相的电压升高，它们大于相电压，但达不到线电压。电压互感器开口三角处的电压达到整定值，电压继电器动作，发出接地信号。6）电弧接地。如果发生 A 相完全
22、接地，则故障相的电压降低，但不为零，非故障相的电压升高到线电压。此时电压互感器开口三角处出现 100V 电压，电压继电器动作，发出接地信号。7）电压互感器高压侧出现一相（A 相）断线或一次熔断件熔断。此时故障相电压降低，但指示不为零，非故障相的电压并不高。这是由于此相电压表在二次回路中经互感器线圈和其他两相电压表形成串联回路，出现比较小的电压指示，但不是该相实际电压，非故障相仍为相电压。互感器开口三角处会出现 35V 左右电压值，并启动继电器，发出接地信号。3.2 分网运行缩小范围先详细检查所内电气设备有无明显的故障迹象，如果不能找出故障点，再进行线路接地的寻找。分网运行包括系统分网运行和变电站内分网运行，系统的分网应在调度统一指挥下进行，并考虑各部分之间功率平衡、继电保护的相互配合、消弧线圈的补偿度是否适当。对于变电站，分网就是将母线分段运行，缩小范围，找出仍有接地信号的一段母线。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。
