准确判断故障减少停电时间

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在现有电力生产技术条件下，如何减少故障停电时间，如何快速查找故障点，缩小故障范围，一直是我们供电企业研究探讨的课题。我们尝试从总结分析农村10kV电网故障时的电压、功率变化情况入手，准确地进行了农村电网的接地等故障性质判断，减少了故障停电时间，收到了较好的效果。

　　1　 农村电网现状及电网电流特性

　　(1)　农村电网现状：

　　①10kV电网是农村供电的主要电网，一个35kV变电所都要有多路10kV线路向外供电，线路长、供电面积大，一条线路最长达百公里，并采用中性点不接地方式。

　　②10kV电网分散在交通不便的山区地带、丘陵地带较多，加上地势复杂，气候多变恶劣，造成接地故障较多，又不宜查找。

　　

　　③农村10kV电网接地电流往往均大于20A，而10kV电网由于接地等故障引起的停电约占全部停电时间的80%以上。

　　(2)　农村10kV电网电流特性

　　①由于在不接地系统中，单相接地故障电流很小，所以过电流继电器不能用于故障检测；而电压继电器可以检查出因故障而产生的电压不平衡，但是不能有选择性确定系统中的故障点。因接地故障所造成的不平衡相压及零序电压在整个系统中基本是一样的，因此不可能有选择地分隔故障点，各种继电器保护方案只用于报警。

　　②在多路10kV出线系统中，有一条出线发生单相接地时，电容电流的分布情形见图1，当在D点发生接地故障时，非故障线路中流过的电容电流为该线路正常情况下三相对地电容电流之和。D点流过的电容电流为所有其它非故障线路三相对地电容电流之总和。D点流过的电容电流方向与非故障相电容电流方向相反。

　　2　存在的问题

　　(1)　接地电流对电网安全运行影响较大。一般情况，农村10kV电网建设发展初期规模小，辐射状供电电网对地电容电流小于10A，发生单相接地故障时，故障点的电弧能自熄，不会产生危害性内过电压，允许有一段时间去查找故障，也就保证了对用户供电的连续性。当电网扩大到一定规模，电网对地电容电流大于10A时，发生单相接地故障，常激发出高达3～4 倍Ux的弧光，接地过电压或铁磁谐振过电压，甚至二者复合的更高水平过电压，直接威胁电网及设备的安全运行。

　　近几年来，农村10kV电网发展很快，各种电缆用料也越来越多，电网电容成倍增加。假如在上图D点有接地故障时，经过故障点要流回全系统B相和C相对地电容电流的总和。即：

　　ID=(IB1 IC1) (IB2 IC2) (IB3 IC3) (IBf ICf)

　　其方向由线路指向母线，其ID的有效值为：

　　ID＝3ωEA(Co1 Co2 Co3 Cof)＝3ωEACoΣ

　　式中CoΣ——全系统每相对地电容的总和

　　现以康保两座35kV变电所为例说明：土城子变电所，共4路出线，线路总长170km；张纪变电所，共5路出线，线路总长240km。

　　若10kV线路对地电容按每公里每相0.048μf，变电所母线对地电容按每相0.05μf计算，土城子变电所10kV电网的接地电流为44A；张纪变电所10kV电网的接地电流为62A。

　　根据中性点不接地电网的电压特性，规程规定：发生单相接地故障时可继续向电网供电2h。而实际情况，由于两站的接地电流均大于20A，一有接地故障就得及时中断供电、处理故障，否则就会危及电网及设备的安全，不能保持供电的连续性。同时，对接地和其它故障的性质难以做出正确判断，影响故障点的查找。

　　(2)　对接地等故障性质不能及时准确地做出判断。农村10kV电网常见接地等故障有：一相金属接地、一相非金属接地、由开关送电时发接地信号、一相断相、两相断相等。由于线路对地电容电流较大，农村10kV电网一但发生有以上故障时，在35kV变压所除了表现出电压波动外，还有一个共同的特征，就是都要发出接地信号。正是由于有了上述相似的表现特征，因而在故障的判断上容易造成混淆，导致对故障的性质不能做出准确判断。

　　3　 问题的解决

　　搞好一线职工的业务技术培训。在现有电力技术条件下，通过对有关人员进行业务技术培训，使他们正确认识接地电流对电网安全的影响程度，进而能够在日常工作中对接地等故障常表现出的不正常现象及其特征加以区分，而不是盲目地、简单地进行判断。

　　准确判断接地及其它故障性质。经过在理论上深入探讨、在实际工作中充分验证，我们总结了接地及其它故障电压特征以及相应的结果判断，为及时、准确地判断接地和其它故障提供了方便。

　　①一相金属接地时，当相电压特征是一相电压为零，其他两相电压升高到线电压，结果判断为：一相金属性接地后正常的电压变化，电压为零相是接地相。

　　当相电压特征是一相电压低，但不为零，两相电压升高，超过线电压；表针打到头(不超过3倍相电压)或两相电压低但不为零，一相电压高，表针打到表头，结果判断为：有基波谐振，产生谐振过电压，电压最低相为接地相。

　　当相电压特征是三相电压依次轮流升高，并超过线电压(不超过两倍相电压)，表针打到头，三相电压表指针在相同范围内低频摆动，结果判断为：有分频谐振，产生谐振过电压。

　　当相电压特征是三相电压同时升高，有的相超过线电压，表针打到头，结果判断为：高频过电压，发生的机会很少。

　　②一相非金属(经过渡电阻)接地时，相电压特征是一相(或两相)电压低，但不为零；另两相(或一相)电压高，近似线电压，随着过渡电阻的变化，各相电压发生较大幅度的波动，有时超过线电压。非接地的两相电压一般不相等。结果判断为：随着电阻变化，产生电压波动时带有接地过电压，这种情况往往是最高电压相的下一相(按正相序排列)为接地故障相。

　　③由断路器送电发出接地信号时，相电压特征是三相电压瞬间波动，瞬间发接地信号。电压瞬间变化情况和一相断相或两相断相的电压情况相同。结果判断为：由于断路器三相接触不同期而造成的三相线路不能同时带电，使中性点产生位移。

　　④一相断相，如一相线路断线或线路跌落断路器掉闸时，相电压特征是三相电压不平衡，有时发出接地信号。断线相电压和中性点电压升高，非断线两相电压相等且降低，供电功率减少。结果判断为：三相对地电容电流不对称，通过非断相的两相电压相等和供电功率明显减少这两个特点，来区别接地故障和线路断相故障。

　　⑤两相断相，如两相线路断线或线路跌落熔断器两相掉闸时，相电压特征是三相电压不平衡，有时发出接地信号。非断线相电压降低，断线两相电压升高，当两相断线较长时，中性点电压也会使交流监视装置发出接地信号。供电功率明显减少。结果判断为：由于三相对地电容电流不对称造成。这种两相断相的电压情况与金属性接地的电压情况相同。  
还可通过对35kV变电所中性点接地方式或缩小变电所供电范围的改造，来减少农村10kV电网的接地电流，提高电网的可靠性。