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10kv配电线路单相接地故障的原因及变压器防雷措施的研究

作者：冯劲邦 邹立威

来源：《中小企业管理与科技·上旬》2010年第01期

摘要:本文主要分析10KV配电线路单相接地故障产生的原因、危害及影响,并提出了有效的防护方法,以及对配电变压器的防雷措施做了简单的概述,提高了供电的可靠性。 关键词:10KV配电 接地故障 防雷措施

1 单相接地故障产生的主要原因

一般来说,电网短路主要包括包括4种,其中最严重的是三相短路,而单相接地短路则是其中最常见的短路故障,在电网短路故障中占70%。导致单相短路故障的原因很多:比如某物体挂到一根电线上,物体比较长,又挂到别的导体上(比如说大地),非常常见的就是一根树枝,下雨时候、大风一吹,碰到了1根电线——可以导致单相短路。如果是老式开关设备,难以分辨出是瞬时故障还是真正的严重故障,就会导致更严重的事故发生。

所以电线周围一定范围不能有楼房、大树等物,留出“输电走廊”。总体的来说,这些都是由于负载不平衡造成的,具体来看,导致单相接地故障配线短路最常见的原因是导线断线、绝缘子击穿和树木短接。

2 单相接地故障造成的危害

2.1 对变电设备的危害。在10千伏配电线路发生单相接地故障后,简单地来说,从感性元件和容性元件的特点上就可以判断出来。当这种配线短路的问题发生后,此时的电压会变成谐振过电压,几倍高于正常电压,导致变电器绝缘性减弱,甚至会造成击穿,发生严重事故。

2.2 影响供电稳定。在单相接地故障发生后,电力部门在选线时,需要暂时对未发生故障的线路停止供电,这就影响了人们的日常生活;而同时发生故障的的配电线也会停电,只要是在维修期

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间,故障尚未找出和排除时,此电网覆盖下的区域将持续停电,对社会和人民的生产生活造成极大的不便。

2.3 对配电设备的危害。故障发生后,此时的电压会变成谐振过电压,将会倍高于正常电压,导致变电器绝缘性减弱,甚至会造成击穿,发生严重的电路事故。例如将配电器损坏,将壁垒和安全设备损坏,甚至有可能引起火灾。

2.4 对线损的影响。配电线路发生故障以后,和负荷电流和供应电压否相应增大,超过线路自身负荷,将会被迫向外放电,不但在相线上有损耗,在中性线上也将会造成损耗,增加了线损的程度。

3 单相接地故障预防及处理办法

3.1 预防方法 为了预防单相接地故障的发生,需要合理安排检修,及时清除线路障碍,尽量缩短检修时间,提高检修质量。另外,在春、秋两季认真组织清除线路障碍,对线路绝缘子进行擦拭维护,减少线路放电。具体可以尝试采用这几种方法进行预防:①定期对配电线路进行检查,注意控制线路与周边事物的间距,拉线螺栓、固定螺丝和电线的松紧度要合适,不允许出现松动、脱落的迹象。②各种配电设备例如避雷针、防断电熔丝等,要保证其绝缘性,定期对配电设备进行检测,要选用质量有保障的产品,对于损坏的和不合格的产品要及时进行更换。③对于电网上的配电线路,也要提高其绝缘性。

3.2 接地故障处理办法 配电线路发生单相接地故障后,电力部门的技术人员立即对故障线路停止供电,并立即赶往事故现场进行实地考察,详细排查故障原因。具体来说,应采用排除法寻找故问题原因,找到后,将故障彻底排除。如果不能解决问题,须对故障线路进行试供电,如果供电成功,证明不是线路原因导致的单相接地故障;如果供电不成,则需要继续清查,直到将问题解决。

4 配电变压器雷害原因及防雷措施

除了上述导致单相接地故障的原因外,雷害也是导致配变电器损毁的重要因素之一。 4.1 配电变压器的安装位置不合适,易遭雷击 一般来说,地势海拔越高越容易引起遭受雷击等感应放电的发生。我县同样位于山岭地带,由于山区交通不便,经济欠发达,故电力设施落后,破损严重。遇到雷雨天,很容易被雷击损坏。因此,在山区地带安装配电变压器时,位置的考虑就至

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为重要,除了要考虑整体的电网负荷平衡、交通便利和便于安装导线和维修以外,还必须要注意,不可将变压器安装在近制高点,以防过多的聚集电荷而引发雷害。除此之外,还要安装齐备完善的避雷针等避雷装置,必须选用质量过硬正规厂家生产的产品,不得选用劣质和不合格产品。 4.2 接地极接地电阻阻值偏大,造成雷击 在安装避雷器接地装置时,需要对变压器进行降阻的处理,而且要对接地的部位进行深埋处理,否则接地的电阻将难以达到技术规范要求,很可能会导致事故的发生;而长时间的缺乏保养和维护,也会给事故留下隐患。当雷电电流通过避雷器沿接地极向大地释放时,致使雷电电流释放受阻,强大的雷电电流一部分被迫向配电变压器或线路方向释放,造成配电变压器损坏。同时接地极接地电阻阻值偏大,当低压侧线路落雷时,不能有效地降低雷电流产生的“反变换电压”幅值,从而使配电变压器遭受雷击损坏。

根据规程规定,容量100kV·A及以上变压器的接地电阻阻值不应大于4Ω,配电变压器低压侧每路出线中性线重复接地点不应少于3处其接地电阻阻值不大于10Ω;容量100kV·A以下变压器的接地电阻阻值不应大于10Ω,每路出线中性线重复接地点不少于3处,其接地电阻阻值不大于30Ω。

4.3 避雷器未做交接试验或损坏后发现不及时,造成雷击配电变压器损坏 在安装之前,必须首先核对避雷器铭牌,其规格是否与安装地点的要求相符合,同时应对避雷器认真进行交接试验,验证其性能必须符合出厂标准和《电力设备预防性试验规程》的相关规定,各种部件应完整,瓷绝缘无损伤。

当避雷器安装后,其上端接相线,下端三相短路并可靠接地;避雷器相间距离不应小于有关设计安装规程的规定;避雷器在运行中必须定期进行巡视和检查,重点检查瓷套管是否完整、表面有无闪络痕迹,引线连接及接地是否牢固。每年雷雨季节之前,应将避雷器做1次预防性试验,经试验确认不合格的避雷器应及时更换。

4.4 避雷器的接地引下线不符合规程要求,雷电电流不能泄入大地 目前,避雷器接地引下线主要存在下列问题:有的未按照规程规定进行正确安装,而采用简单捆绑的方法,经过一段时间捆绑部位将会松动脱落;有的接地引下线受外力破坏发生断裂、丢失;有的接地引下线连接点紧固不牢,存在虚接现象等。雷雨季节一旦避雷器动作,在强大的瞬时雷电电流的作用下,接地引下线不合格的连接点立即被烧断,致使瞬时雷电电流不能立即向大地释放,安装的避雷器根本起不到应有的作用。所以,避雷器的接地引下线应采用焊接或螺栓连接。接地引下线选择铜线时,其截面积不应小于16mm2;选择钢线,其截面积不应小于24mm2(相当于铝的等效截面积25mm2)。配电变压器运行单位还应经常对避雷器进行巡视检查,及时发现接地引下线松动、断裂或零部件丢失等问题,并应及早处理。

4.5 正、反变换过电压的产生,损坏配电变压器 大部分10kV配电变压器高压侧都装有避雷器,但低压侧未装设避雷器或击穿保险,装设的避雷器或击穿保险未投入等,同时防雷接地与工作接地共用一套接地装置,在这样的配置下,配电变压器很容易产生变换过电压。正变换过电压:当10kV配电变压器低压侧线路遭受雷击时,通过变压器二次绕组的冲击电流产生的感应电动势,将