配电线路单相故障分析与处理

高杰

高杰

（江苏省电力公司徐州供电公司江苏徐州221000）

摘要：10kV配电线路发生单相接地或单相断线都会造成母线电压不平衡，由于未专门设置零序保护，只能依靠调控人员的判断去处理，若判断不准将造成不应有的损失。本文基于电路理论分析配电线路发生单相接地、单相断线后系统电气量的变化规律，从中找出两者区别，并针对调度运行工作提出相应的处理措施，对于准确地判断和处理这两类故障具有一定的指导意义。

关键字：配电线路；单相接地；单相断线

1引言

电力系统中性点的运行方式主要有直接接地和不接地（包括消弧线圈接地）两种。10kV配电系统位于电力系统末端，担负着为用户直接供电的重任，为提高供电可靠性常常采用中性点不接地的运行方式。但在实际应用中，电网监控人员经常监视到10kV母线电压不平衡现象。

10kV配电线路分布面广。总长度长、运行环境复杂恶劣，单相接地和断线故障时有发生，是造成10kV母线电压不平衡的主要原因，并导致母线侧PT三角开口电压升高，严重威胁供电的安全性和可靠性。当PT开口电压值达到电压继电器整定值时（一般为20~30V），继电器动作，发出接地信号。由于10kV线路未设置专门的零序保护，在继电器发出接地报警信号后，只能依靠调控人员的判断来处理故障。若接地和断线分辨不清，判断不准，将会造成不应有的损失，甚至扩大事故影响范围。因此，正确区分10kV配电线路单相接地与单相断线有重要的实际意义。

2配电线路单相接地时电气量分析

图1单相接地等值图

为简化分析，假设10kV配电线路仅有一条出线，忽略线路压降及对地导纳支路的影响，电源为理想电源，幅值U=E，星形接线，中性点N不接地，负荷侧为对称的三角形负载，阻抗大小为Z。等值电路如图1所示。

图2配电线路单相接地电压向量图

10kV配电线路A相接地时，故障点处三相电压向量如图2所示。故10kV配电线路发生单相接地时，接地相对地电压降为0，非接地相电压升高为线电压，PT三角开口电压U达到电压继电器动作条件，发出接地信号。

3配电线路单相断线时电气量分析

图4线路单相断线时电压相量图

显然，非断线相B、C的电压幅值降为相电压的0.866倍，断线相A的电压幅值升为相电压的1.5倍。PT三角开口电压值同样达到继电器动作条件，继电器发出接地信号。由于10kV配电线路不止一条出线，线路对地电容的容抗一般不为0，接地点会在发生变化，配电线路单相断线时，断线相相电压会有所降低，最低降为相电压的0.866倍。

特别指出当断线位置在PT安装位置之前，则电网遥测数据中断线相的相电压数值为负荷侧的电压值，由图四中相量图知其范围为相电压的0~0.5倍。对于一般架空线路而言，对地电容很小，断线相电压值接近于0，这种断线故障最易被误认为单相接地。

4单相接地与单相断线的区别及处理方案

10kV配电线路单相接地与单相断线最主要的区别在于相电压的变化。单相接地时系统相电压一相降低，两相升高，但线电压保持不变，对于用户供电基本没有影响，按照规程规定可以继续运行2小时。单相断线时系统相电压一相升高，两相降低，破坏了系统的对称性，缺相运行极易烧毁电动机、降低电能质量及供电可靠性，直接影响对用户的供电，继续保持线路运行已经没有意义，需要立即拉路。

4.1单相接地处理方案

造成单相接地的原因大致有：配电变压器台上的熔断器绝缘击穿，导线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，因风力过大，导线与树木刮擦，配电变压器高压引下线断线搭落在横担上，鸟害，绝缘子、避雷器等绝缘击穿，同杆架设导线上层横担的拉线一端脱落，搭在下排导线上，漂浮物（如锡箔纸、铁丝等）及其它偶然或不明原因。

当10kV配电线路发生单相接地时，监控人员应及时汇报调度员并做好记录。调度员下令给监控人员进行拉路，一般可以通过逐条试拉找出接地线路。试拉时要遵循以下原则：先拉架空线路，后拉电缆线路；先拉分支多线路，后拉分支少线路；先拉较长线路后拉较短线路；先拉负荷轻的线路后拉负荷重的线路。当拉开某条线路时，系统接地信号消失，则该线路就是发生单相接地的线路。找出接地线后，调度员应立即通知变电运行人员到站检查设备，并通知配电运维人员巡线，通知高压用户检查站内设备。在系统未发生谐振前，接地线路一般仍可以继续运行2小时。

虽然10kV配电线路单相接地时允许继续向用户供电，但这时非故障相电压会升高，很可能击穿绝缘薄弱点，从而引起两相接地短路故障，对电网设备造成损坏。因此，需要在较短时间内消除接地故障。对于较长线路，为了能及时隔离故障点，可以采取分段试拉判断法将后段线路分段开关断开，如果得知接地故障消除就可以断定接地点在线路后段，缩小了巡视范围。

4.2单相断线处理方案

配电线路发生断线的原因主要有：雷击、恶劣天气导致断线，导线着雷后，往往会从绝缘子处与横担部位闪烁放电，形成电弧烧伤导线；施工质量不过关、导线磨损、运行管理过程中的隐患和缺陷导致断线，机械外力导致断线，例如树枝压断导线、施工挖断导线、车辆穿梭挂断导线、金具和导线盗窃以及温度较低时的导线荷载力会导致线路断线，线路陈旧、瓷横担断裂导致断线，电气作用导致断线，如各种短路故障烧断导线，绝缘导线由于电场不均匀会导致断线等。

在线路发生断线故障后，改变了系统网络结构，故障位置负荷侧的电压质量将会受到明显影响，配电网出现大量负序电流，电压将会出现严重不平衡现象，系统的三相对称性遭到破坏，致使三相电路不再平衡，此时维持线路继续运行的状态己经没有意义。同时电动机会因缺相运行而烧毁，降低设备使用寿命，电能质量变坏，供电可靠性降低，影响对用户的直接供电。

当10kV配电线路发生单相断线时，同样可以逐条试拉找出断线线路。一旦拉开某条线路，系统电压恢复正常时，即可确定此线路为断线线路并应立即拉路。很多时候，对出线多、电缆线路长的变电站，架空线路断线对10kV母线电压影响不大，电网要带故障运行很长一段时间，此时要结合用户反映情况去判断是否有断线故障。

5结束语

10kV配电线路发生单相接地与单相断线后系统电气量的变化既有相似点也有不同处，调控人员只有熟练掌握两者的区别后才能在系统发出接地信号时做出准确判断并及时排除故障，保证电网安全、稳定、经济运行。

参考文献

[1]熊信银，朱永利.发电厂电气部分（第三版）[M].北京：中国电力出版社，2004.

[2]李建刚.10kV配电线路单相接地故障浅析[J].科技资讯，2007(8):18-19.

[3]王庆华.配电线路断线故障的分析[J].广西水利水电，2011(6)：57-60.

作者简介

高杰（1982.08.23），男，学历：中国矿业大学工程硕士，单位：江苏省电力公司徐州供电公司，研究方向：电力系统二次专业。