10kV配网单相弧光接地故障及调度处理建议

摘要：单相电弧接地故障对于电网的安全稳定运行是一个潜在的安全隐患，并且在线缆的绝缘部分的损伤累加到一定程度的时候电弧接地故障会蔓延，单相电弧接地故障可以在故障初期通过合理的调度来避免。文章对于典型的单相电弧接地故障进行了研究分析，介绍了单相电弧接地故障发生的现象，分析了利用消弧线圈来有效避免单相电弧的接地故障的优势和局限性，并对于使用消弧线圈避免单相接地故障的原理进行了介绍。

关键词：10kV配网；单相弧光接地故障；弧光接地；绝缘强度；积累性损伤 文献标识码：A

中图分类号：TM862 文章编号：1009-2374（2015）24-0134-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.24.066

1 故障现象及分析

在2000年2月份，某供电公司出现了变电站母线接地的故障，测试仪器上显示母线上出现过电流的情况并且开关进行自动分闸。当开关重新合闸之后，母线上出现了较大范围的电压的波动，波动的范围在17～207V之间，故障显示线路中有不间断的接地信号以及所引发的复位信号，并且由此出现了变电站母线的中性点出现接地信号、位移过限和其他故障信号等。这种单相电弧接地的故障在电网实际运行的过程中较为多见，通过对于该故障的研究分析发现单相电弧接地故障具有以下特点：（1）在具有小电流的配电网系统中最容易发生单相电弧接地故障；（2）电路中的线缆部分最容易发生此类故障；（3）在故障出现的过程中线路上会出现电压的波动频率和电压的谐波分量有关；（4）如果该小电流系统接入了消弧线圈，那么主要体现的问题是线圈位移过限以及出现相应的设备故障；（5）在出现单相电弧接地故障的过程中一般都伴随着过电压以及相关的故障。

2 单相弧光接地故障仿真

图1 单相电弧接地故障

通过上述对于单相电弧接地故障的介绍，可以利用仿真软件来对单相电弧接地故障进行如图1所示的模拟。通过对于该故障进行仿真分析可以知道，出现单相电弧接地故障之后，在不间断的接地的过程中，线路上会出现大量的谐波，电压的波动也会随着单相电弧接地次数的增加而波动的范围增大。图1很好地模拟了单相电弧接地故障所引发的电压信号的变化。

3 单相弧光接地故障起因分析

电缆线路的增多会使得由于单相电弧接地故障所导致的过电流和过电压增大，使得系统绝体的比例也有所增加，在发生单相电弧接地故障的过程中会由于电压和电流的波动产生对线缆的影响。在线缆的绝缘部分的损伤累加到一定程度的时候，在电网系统中就会出现过电压造成单相电弧接地的情况。以某变电站为例来对该单相电弧接地故障进行分析，考虑到城市的建设和对于环境的影响，在城区会架设大量的电缆。电缆长度的增加使得在电网系统中每出现一次过电压就会造成单相电弧的接地故障，这会对线缆造成一定程度的损伤，在这种情况下发生剧烈的单相电弧接地故障的概率就大大增加。在电网系统中，线缆长度的增加会使得发生单相电弧接地故障发生时的电流增大，使得电弧接地燃烧的情况更加剧烈，消弧线圈不能够补偿这一损失，进而使得电网系统发生波动和故障。

4 弧光接地的危害

发生在小电流电网系统中的单相电弧接地故障，故障点所累积的电流值不足以使得继电保护器发生跳闸，所以在发生单相电弧接地故障的过程中变电站开关没有跳闸而是继续运行，在运行的过程中会导致相电压上升为线电压，如果不能够尽快的定位故障找出故障的位置进行排除，那么就会很容易造成以下四个方面的严重的后果：（1）不间断的电弧会对电网系统中的线缆造成损坏，并且单相电弧的接地故障会迅速地蔓延，造成线路短路；（2）单相电弧接地会使得母线上的电压变得极度波动，并且在波动的过程中很容易造成变压器烧毁；（3）单相电弧接地故障在外界因素的影响下很容易造成电网系统的短路故障；（4）单相电弧接地故障不仅会对电网中的设备造成非常不良的影响，甚至还会威胁到周围环境的安全。

5 弧光接地故障与消弧线圈补偿

在研究中发现很多情况下消弧线圈并不能够很好地完成单相电弧接地故障的避免。在单相电弧接地故障发生的过程中很容易造成消弧线圈的位移过限以及设备故障等，这说明消弧线圈并不能够对于单相电弧进行较好的补偿，究其原因主要有以下三个方面：（1）在电网的扩建过程中，随着电网系统的不断增大，电网中的线缆的数量也在不断的增多，电缆数量增多使得消弧线圈达到了其补偿能力的极限。（2）在组成电弧电流的成分中不仅有工频分量还有谐波分量和其他分量等，而系统的电流和谐波的频率成正比，所以消弧线圈的消除电弧的能力就和谐波的频率成反比，在单相电弧接地的过程中所产生的谐波所导致的电容电流已经达到了消弧线圈补偿能力的极限，所以在大多数情况下单相电弧接地故障并不能够由消弧线圈来完全消除。（3）发生单相电弧接地故障的主要原因就是电网电压的不稳定对线缆所造成的伤害，并且使得绝缘层在过电压的作用下被反复的击穿，这和消弧线圈的作用没有关联。

6 弧光接地故障的判断和调度处理建议

如果在电网的调度系统持续显示母线反复的接地并持续出现复位信号，消弧线圈发生了位移过限和设备故障，那么就可以判断出现了电弧接地的故障。并且还会伴随着母线上电容器出现过电压保护现象，那么在这种情况下就可以确认电网系统中发生了单相电弧接地故障，针对单相电弧接地故障发生的原理以及保护的原理，在处理此类故障的过程中应该尽量注意到以下三点内容：（1）在小电流系统中严格控制电缆的选择与数量的配置。在电弧接地的过程中，由于发生故障的电缆线上电容会出现过电流的情况，可以利用此来对小电流电网中的线缆的选择进行配置，并且要求小电流系统中的线缆的选择要做到准确和严格。（2）加强对于电网系统中线缆破损的检查。单相电弧接地故障发生的最为主要的原因就是电网中电压的波动所造成的对于线缆的影响，所以这些故障从最初始都是和线缆的损坏相关的，所以要加强对于线缆的监测和保护。（3）对于电网系统中的变压器和电容上的参数进行密切的监控，在发生单相电弧接地故障的过程中，线缆和电容上发生过电压的现象非常明显，对于变压器和电容设备的安全运行是非常大的威胁，所以在对于电网系统监控的过程中变压器参数和电容参数是需要密切监测的。

7 结语

单相电弧接地故障多是由于在电网中的同一个接地系统中引入了大量的接地线以及在电网电压的波动下对于电网中线缆的破坏所造成的，在发生单相电弧接地故障的过程中，往往会产生大量的谐波，这种谐波会使得电容上的过电流和过电压增大，进而超过消弧线圈所能够补偿的极限，从而使消弧线圈也发生位移过限和设备故障等。在预防单相电弧接地故障的措施中首先就是要加强对于设备的管理，应该建立相应的调度制度来对单相电弧接地故障进行有效快速的判断和及时的处理，最大程度地降低由于单相电弧接地故障所造成的对于电网安全稳定运行的影响。

参考文献

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作者简介：屈章治（1991-），男，江西赣州人，广州供电局有限公司助理工程师，研究方向：电气工程及其自动化。

（责任编辑：蒋建华）