10kv配电网单相接地故障及处理方法的分析

2020.1 EPEM

53电网运维Grid Operation

摘要：分析小电流接地系统10kV配电网最为常见的单相接地故障，探讨故障的成因、危害以及具体的表现

形式，分析优化解决路径，加强技术支持系统应用等，提高故障消除的时效性。

关键词：10kV配电网；单相接地故障；接地故障区域10kV配电网单相接地故障及处理方法的分析

国家电网福建省电力有限公司大田县供电公司󰀁󰀁廖尚誉

在发生单相接地故障时10kV配电网需

局部停电以便查找消除故障，这将会

对生产生活的连续性造成一定的影响。

10kV配电网的运行管理人员只有按

照分层分析方法进行灵活的技术调整，才能够全面

提高电网运行的安全稳定性。

1󰀁10kv配电网单相接地故障

1.1 单相接地故障特征

单相接地故障的发生与天气情况有关，一般来

说，晴朗的天气出现单相接地故障的概率较低，而

如果降水较为密集、雷电活动频繁、风力超过六级、

24小时降雪量超过10mm，则单相接地故障发生的

概率将会显著的提高。在小电流接地系统发生单相

接地故障时，10kV配电网故障相的对地电压会显

著的降低，降低幅度超过70%，非故障相的相电压

会升高40%~80%，系统线电压仍然保持对称，线电

压有效值依然处于正常供电电压，故障电流值较小，

可以给用户继续稳定供电1~2个小时，但随着电网

长期非正常运行，如果没有迅速采取事故处理措施，

将对用户的正常供电和电力设备造成严重的威胁。

如果线路持续保持故障状态，将增加对绝缘薄弱处

击穿的可能，进而发展为相间短路，造成事故跳闸，

扩大停电范围。1.2 单相接地故障的原因

不可抗力原因。不可抗力是造成单相接地故障

的主要原因之一，在风力超过十级、强对流天气或

者其它泥石流、滑坡、洪涝、鸟害等自然灾害影响

下，极易发生单相接地故障。受极端雨雪、冰雹或雷电的影响下，易造成由绝缘子单相击穿、导线单

相断线、避雷器遭受破坏等设备故障引起的单相接

地故障。而在大风天气中，易引起树枝触碰导线、

飘浮物挂碰导线，甚至发生树木倾倒压导线、电力

杆塔坍塌等线路走廊遭受严重破坏的事件，从而形

成单相接地故障。

设备原因。10kV配电网中的一些电力设备质

量粗糙，使用年限较长，日常运行维护不到位，特

别是专变用户设备，缺乏定期巡视维护，运行过程

中设备表面堆脏积污、受潮、逐渐的老化，绝缘程

度持续降低，易引起单相接地故障。

人为因素。大量10kV配电线路位于交通干道

或道路沿线，货车车斗的升起、机械设备的施工有

可能引起牵扯、触碰、刮断导线，造成单相接地故

障的发生。在重大节庆日烟花爆竹的燃放或者由人

为因素引发的一些火灾也可能引起电网单相接地故

障。除此之外，个人的酒后驾驶而冲撞电力基础设

施、偷盗电缆线路等行为都会造成电网被破坏，也

可能造成单相接地故障。1.3 单相接地故障的危害

单相接地故障是一种最为常见的电网故障，在

接地故障发生期间，电网可能会出现间歇性弧光接

地，产生谐振过电压，造成线路绝缘子被击穿，有

可能发生比较严重的短路事故，导致配电变压器等

线路电力设备的烧毁。如果同一区域同时发生多起

接地事故可能会对电网的稳定运行造成严重的影响，

甚至引发大面积停电。

一般来说，单相接地故障引起的检修停电为单

条线路或分支线，但如无法及时限制故障的发展，54 EPEM 2020.

1电网运维Grid Operation

停电的规模有可能进一步扩大，影响周边地区的正

常生产经营活动，生产企业将面临不可避免的经济

损失。而对供电企业来说，单相接地故障造成的停

电作业不仅造成电网运行的成本提高，也会影响供

电电量及其社会经济效益。对于导线断线等接地故

障，甚至可能导致靠近故障区域的人员出现人身触

电伤亡事故，造成非常严重的后果[1]。

2󰀁单相接地故障的处理

2.1 快速精准的故障区间定位

传统故障定位分析方法。在发生单相故障之后

需在第一时间进行故障区间的快速精准定位，方便

抢修工作的快速处理，提高故障处理运行的效率。

传统的故障定位方法主要是通过人工凭经验拉闸、

摇绝缘的方式进行故障的查找，但是由于这种方法

工作效率非常低下，在查找的过程当中可能会出现

人员的伤亡以及财产的进一步损失，甚至发现故障

之后，无法及时的回传信息给设备运维部门及电网

调控中心，因而这种方法已经逐步被自动化的故障

检测替代。

小电流接地系统单相故障定位。现代化的快速精

准定位方法主要是基于配电自动化、调度自动化等

信息技术支持系统以及新兴的大数据、人工智能技

术，通过小电流接地选线装置对单相接地线路判定，

在电网运行的各个线路分支的出口处设置相关的零

序电流测点序号。在单相接地故障发生时，根据各

个编号测点通过网络层回传至平台层的相关遥测遥

信数据，对发生接地故障区域进行快速有效的定位。

除对供电线路干线和分支线路的出口设置故障

指示器等建立感知层的方法外，还可应用电网历史

故障相关自动化遥信遥测信号数据库对比，在故障

发生的第一时间匹配最为相似的故障区域和故障类

型，为电网事故处理人员提供有价值的辅助信息，

为后续的故障查找提供数据支持，加快电网事故处

理进程。2.2 快速抢修工作

进行精准的故障定位之后，如果天气情况允许，

供电部门应立刻组织人员进行相应的故障抢修。

首先，要选择合适的抢修作业人员，一般来说

负责该抢修的作业人员现场经验要较为丰富。快速

到达故障地点之后，根据现场勘察提出并布置相关

的安全技术措施以及运用工程手段对故障点进行紧

急抢修；其次，如果由于自然灾害、天气问题或者是其他不明原因所造成的单相接地故障，要做好相

应安全防护措施之后才能够进行抢修，尤其是在雷

雨、大风、台风、冰雹、冻雨等天气，要穿戴防雷

护具、低温冻害防护服以及抗风设备等，如果情况

并不紧急可等到天气好转后再进行故障抢修；最后，

进行故障抢修的过程中要把控好抢修的原则，尽可

能缩短停电的时间，减少对于周围地区的影响，提

高电力系统运行的稳定性，尤其是通过不停电的方

式替代传统的停电检修作业，减少因故障造成的经

济损失，保障人民的正常用电需求和供电服务质量。2.3 线路日常巡视

由于在发生单相接地故障时电网还可维持1~2

小时的正常供电，因而在接地信号自行复归后也不

能认为线路设备完好，应加强安全巡视工作，对于

安全隐患进行定点定位，及时发现危险源，通过有

效的故障排查，提高电网运行的可靠性。

一方面，要通过变电运维人员或人工智能机器

人对变电站进行日常巡视，对变电站户内外及一、

二次设备进行巡视及检测。在变电站设计之初，就

要加强感知层的建立，设置有效的传感器，在巡检

的过程当中检查这些温湿度、电压电流传感器的正

常工况，获得更为精准的巡检数据；另一方面，在

处理单相接地故障抢修作业后还要进行相应的巡视

工作，查看周围的电杆及附属设备是否存在松动情

况、电力设备外观是否完好、是否存在明显放电情

况、故障是否完全消除，经过后期排查之后，才能

够代表一次完整的故障抢修工作结束。2.4 单相接地故障的预防

自然因素控制。对由于自然灾害因素造成的单相

接地故障要全面加强防范意识，提前关注气候变化，

成立相应的应急机制，发布电网薄弱点的风险预警，

编写事故预案。在电网建设之前可进行优化组合分

析，提高方案设计的科学性，因地制宜的实施电网建

设工作，尽量避开山区林木多、雷击区域多、顺季

风山谷、易于脱落的建筑或有其他不稳定物品的区

域，并及时加装符合防雷等级的防雷设备。定期对

电网的运行情况进行检测和维护，并充分利用现代

化的智能监控设备对设备运行工况及周围环境进行

监视，尽可能避免自然因素造成的单相接地故障[2]。

加强电网保护安全宣传。对由于人为因素造成的

单相接地故障，电网公司要结合传媒形式进行新闻

网络的综合宣传，还可以在抖音、微博、微信公众

（下转77页）2020.1 EPEM

77发电运维Power Operation

分析结果可以看出修正公式相关比更接近于1，精度

更好。

5󰀁结语

本文应用非线性回归原理对传统EA经验公式

进行修正，提出一种新的基于状态的核电厂大型电

力变压器故障概率计算方法，并通过方差分析验证

了计算方法的合理性，为变压器状态检修提供了理论依据。

参考文献

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导报，2013，33：69-70.

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[4]任震，张静伟，张晋昕.基于偏最小二乘法的设

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[5]陈良波，邓亚清.基于最小二乘法的曲线拟合研

究[J]. 无锡职业技术学院学报，2012，11（5）：12-15.表4󰀁修正公式方差分析结果项目平方和df均方回归1.80530.602残差0.07390.008未更正总计1.87812已更正总计1.04411󰀁󰀁注：r方

=0.930

（上接54页）

平台上等新媒体进行全面的电网设施保护宣传，增

强人们对于电网保护的意识。电力执法部门应充分

发挥现有立法规定，加强相关执法力度，对于一些

不法分子对电网的破坏行为，进行严肃惩处。对于

一些由于酒驾、机械刮碰、运输超载等个人行为造

成的电网破坏，也要进行相应的警示教育及处罚[3]。

3󰀁结语

单相接地故障对电网运行会造成较为严重的影

响，只有从故障前的预防措施、故障查找的智能信

息技术的应用、故障消除的抢修作业三个方面同时

入手，加强各个环节的有效创新，才能够提高电网运行的稳定性。研究单相接地故障的原因以及处理，

有利于从各个角度看待目前电网运行管理当中存在

的不足，因而要加快技术支持系统的研究，积极探

索新的电网运行技术，不断提高电网管理的有效性与科学性，保证电网稳定安全运行。

参考文献

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术,2019,05.

（上接56页）

4󰀁结语

在对蓄电池智能维护管理系统开发、硬软件及

功能了解以后，将其应用到变电站蓄电池维护管理

中可充分发挥电池性能有效甄别、网络化管理等作

用，变电站运行效果也能得到充分保障。随着该项

系统应用不断成熟，合闸电流、UPS供电系统蓄电

池也能够利用这项系统开展维护管理工作，不仅可

以提高电池使用寿命，还能够提高电池维护效率和管理水平。

参考文献

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