徐靜 王虎

摘 要：10kV配電線路故障多發(fā)，受制影響因素較多，而單相接地是配電線路中最為常見(jiàn)的故障類型。本文以宿遷供電公司配網(wǎng)為基礎(chǔ)，從理論上分析單相接地的故障特點(diǎn)，闡述當(dāng)前監(jiān)控及運(yùn)行人員對(duì)處理單相接地故障的方式方法；在此基礎(chǔ)上提出將帶有零序電流保護(hù)的分界斷路器使用在10kV配電線路中，用來(lái)快速判斷是否為永久性接地還是瞬時(shí)性接地，以快速判斷并隔離故障，大大縮短運(yùn)行人員查找故障時(shí)間。

關(guān)鍵詞：10kV 單相接地 零序電流保護(hù) 分界斷路器

中圖分類號(hào)：TM72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）10（c）-00-02

在10kV配電線路運(yùn)行過(guò)程中，單相接地一直占據(jù)線路故障的主要類型。文獻(xiàn)[1-3]分析了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外小電流接地系統(tǒng)單相接地故障處理方式。小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，變電站出線斷路器不跳閘，允許線路繼續(xù)運(yùn)行1～2h[4]，以在不影響供電情況下，找出故障點(diǎn)。因隱蔽性強(qiáng)，不宜查找，當(dāng)前宿遷配網(wǎng)在應(yīng)對(duì)單相接地故障時(shí)主要通過(guò)人工拉合線路開關(guān)和分段排查的方法查找故障點(diǎn)，耗時(shí)平均為2h，最長(zhǎng)可以達(dá)到5h。

本文建議在配電線路中使用帶零序電流保護(hù)的分界斷路器，尤其是對(duì)分支線路的控制，通過(guò)給斷路器設(shè)置零序電流整定值和延時(shí)時(shí)間值[5]，迅速找到接地點(diǎn)，將處理時(shí)間降為最低，以提高配電線路的供電可靠性。

1 單相接地故障特點(diǎn)

正常運(yùn)行時(shí)，三相電壓對(duì)稱，每相都有一個(gè)超前對(duì)應(yīng)相電壓的電容電流流入大地，對(duì)地電容電流之和為0[6]。若A相發(fā)生單相接地，則其對(duì)地電壓變?yōu)?，對(duì)地電容被短接，電容電流也變?yōu)?。非故障相對(duì)地電壓變?yōu)樵撓鄬?duì)A相的線電壓，即幅值升高倍。同時(shí)，故障線路零序電流等于系統(tǒng)中所有非故障原件（不包括故障線路本身）對(duì)地電容電流總和，方向由線路側(cè)流向母線[7]。若中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地，則故障點(diǎn)電流增加一個(gè)電感分量，流經(jīng)故障點(diǎn)的電流則變?yōu)槿到y(tǒng)對(duì)地電容電流和該電感電流的相量和。

2 單相接地設(shè)備類型

根據(jù)宿遷市區(qū)配電網(wǎng)2017年單相接地故障統(tǒng)計(jì)知道，主要發(fā)生的架空線路、電纜以及避雷器，其中以架空線路所占比例最高，其次為避雷器和電纜。尤其在冬夏時(shí)并遇有多發(fā)大風(fēng)、降雪、雷雨等惡劣強(qiáng)對(duì)流天氣，負(fù)荷又較之往常偏高，單相接地故障發(fā)生較多。由于上述設(shè)備上發(fā)生單相接地比較隱蔽，因此嚴(yán)重影響查找故障的時(shí)間。

3 當(dāng)前處理方法分析

在處理單相接地故障時(shí)有兩種模式，即允許線路繼續(xù)運(yùn)行2h及對(duì)線路直接停運(yùn)，宿遷供電公司采用第一種模式處理故障。

即當(dāng)變電站母線出現(xiàn)單相接地信號(hào)時(shí)，監(jiān)控匯報(bào)配調(diào)。首先由變電運(yùn)維人員排查變電站內(nèi)有無(wú)故障點(diǎn)，如無(wú)故障點(diǎn)且對(duì)于不需要改變變電站運(yùn)行方式，可以直接拉合開關(guān)，查找接地線路的情況，配調(diào)調(diào)度員直接下令給監(jiān)控員。監(jiān)控員對(duì)同母線各出線斷路器分別進(jìn)行遙控拉合，對(duì)于查找到的接地線路允許線路繼續(xù)運(yùn)行2h。配調(diào)調(diào)度員通知配電運(yùn)行人員進(jìn)行查線，一般采取拉合線路分段和分支負(fù)荷開關(guān)進(jìn)行逐段查找故障段，最終確定故障點(diǎn)。對(duì)于復(fù)雜線路，通過(guò)這種方法處理單相接地故障的時(shí)間超過(guò)2h后，為防止故障進(jìn)一步擴(kuò)大而導(dǎo)致更加嚴(yán)重后果，直接將線路停運(yùn)。

4 零序電流保護(hù)分界斷路器實(shí)際應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和弊端

在10kV配電線路中裝設(shè)帶有零序電流保護(hù)的分界斷路器，可以快速監(jiān)測(cè)反映出單相接地故障段，將查找故障點(diǎn)時(shí)間縮為最短，提高供電可靠性。

配電線路正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)中無(wú)零序電流。單相接地故障時(shí)，系統(tǒng)中產(chǎn)生零序電流[8]，故障線路零序電流等于系統(tǒng)中所有非故障線路對(duì)地電容電流之和，由線路側(cè)流向母線側(cè)，因此可以裝設(shè)零序電流保護(hù)設(shè)備。由于單相接地時(shí)故障線路與非故障線路中都將產(chǎn)生零序電流，為保證動(dòng)作選擇性，保護(hù)裝置動(dòng)作電流整定值應(yīng)大于本線路流經(jīng)的電容電流。

帶保護(hù)分界斷路器不僅具有處理相間短路故障的速段、過(guò)流及重合閘功能，同時(shí)具有對(duì)單相接地故障的零序保護(hù)功能，其零序保護(hù)電流整定值和保護(hù)動(dòng)作延時(shí)時(shí)間均可調(diào)，工作時(shí)限如圖1所示。

由圖1可知，給零序保護(hù)設(shè)置延時(shí)時(shí)間為△t，整定值為Iset0。單相接地發(fā)生前，即t1之前，保護(hù)不動(dòng)作，斷路器處于合閘狀態(tài)；當(dāng)發(fā)生接地后，故障線路零序電流超過(guò)Iset0，則保護(hù)進(jìn)入延時(shí)，以此判斷該單相接地故障是否為瞬時(shí)性故障，如為瞬時(shí)性故障，接地消失，保護(hù)不動(dòng)作；如為永久性故障，則保護(hù)動(dòng)作，斷路器分閘，自動(dòng)隔離故障。該斷路器具有通信功能，可以實(shí)現(xiàn)隔離故障的自動(dòng)反饋，以便使故障狀況第一時(shí)間被監(jiān)控和調(diào)度掌握。

總結(jié)帶有零序電流保護(hù)的分界斷路器實(shí)際使用情況得知，對(duì)于安裝于用戶T節(jié)點(diǎn)處的帶零序電流保護(hù)的分界斷路器，可以快速切除單相接地故障，有效避免因單相接地故障引發(fā)主網(wǎng)母線的電容電流增加和非故障母線對(duì)地電壓幅值的升高。同時(shí)避免單相接地時(shí)故障線路連續(xù)運(yùn)行2h以及傳統(tǒng)模式下故障選線拉合變電站內(nèi)出線斷路器而導(dǎo)致非必要停電情況的發(fā)生。

對(duì)于安裝在10kV配電線路1#桿和分段處情況看，仍存在一定弊端。如安裝在1#桿處，發(fā)生單相接地故障，1#斷路器動(dòng)作將導(dǎo)致全線路失電，變電站內(nèi)無(wú)異常；對(duì)于非配網(wǎng)自動(dòng)化線路，調(diào)度難以監(jiān)控，從而不能快速下達(dá)指令進(jìn)行故障查線。對(duì)于線路分段處，如線路復(fù)雜且存在多分段時(shí)，將發(fā)生多延時(shí)和級(jí)差配合復(fù)雜情況，影響動(dòng)作可靠性。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)10kV配電線路單相接地故障的分析，了解單相接地故障對(duì)系統(tǒng)電壓和電流產(chǎn)生的影響，總結(jié)出該故障特點(diǎn)。對(duì)于當(dāng)前線路實(shí)際運(yùn)行中單相接地故障處理，供電部門通過(guò)人工拉合開關(guān)進(jìn)行分段查找故障點(diǎn)，導(dǎo)致故障線路運(yùn)行時(shí)間不能有效保證供電可靠性。通過(guò)裝設(shè)帶有零序電流保護(hù)的分界斷路器，可以縮短處理故障流程，大大降低單相接地故障處理時(shí)間；尤其安裝在用戶線路T接點(diǎn)處，可以降低因分支線路故障導(dǎo)致整條線路停運(yùn)的事故發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

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