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2023年第17期重点书推荐《配电网单相接地故障处理实践》
2023年06月16日



什么是单相接地故障



我国10kV中压配电网多采用中性点非有效接地方式,单相接地故障在配电系统故障中的占比达90%以上,多发于潮湿、阴雨天气,故障成因包括电缆绝缘缺陷、导线搭接横担、断线触地、避雷器或绝缘子的击穿/闪络、异物搭接和外力破坏等。


由于单相接地故障一般不影响用户的正常供电,因此传统处理方法允许系统在1~2小时内带故障运行,期间可由人工巡线找出故障位置进行处理。这种处理方式虽显著提高了供电可靠性,但随着配电网规模和电缆化率的逐渐提高,单相接地故障电流不断增大,接地电弧难以自动消除,间歇性电弧引起的过电压对电气设备的危害增大,若不及时处理,易演变为两相短路故障,还会引起电缆沟起火和山火等恶性事件,使事故范围扩大,在断线接地故障长时间存在的情况下,还可能造成周边人员伤亡,存在较大安全隐患提升单相接地故障的快速处置能力,对于保障人身、设备、系统安全都具有重要意义。




         

国网淮安市洪泽区供电公司组织开展小电流接地选线装置现场试验



单相接地故障有哪些危害



对变电设备的危害


10kV配电线路发生单相接地故障后,变电站10kV母线上的电压互感器监测到零序电流,在开口三角形上产生零序电压,电压互感器铁芯饱和,励磁电流增加,如果长时间运行,将会烧毁电压互感器。发生单相接地故障后,也可能产生谐振过电压。几倍于正常电压的谐振过电压,危及变电设备的绝缘层,严重时使变电设备绝缘击穿,造成更大事故。


对配电设备的危害


单相接地故障发生后,可能会发生间歇性弧光接地,产生几倍于正常电压的过电压,进一步使线路上的绝缘薄弱点击穿,造成严重的短路事故,同时可能烧毁配电变压器,使线路上的避雷器、熔断器绝缘击穿、烧毁,也可能发生电气火灾事故。


对人畜的危害


对于导线落地这一类单相接地故障,如果配电线路未停运,对于行人和线路巡视人员(特别是夜间),可能会发生跨步电压引起的人身电击事故,也可能发生牲畜电击伤亡事件。


对供电可靠性的影响


发生单相接地故障后,一方面进行人工选线,对未发生单相接地故障的配电线路要进行停电,中断正常供电,这就会影响供电可靠性;另一方面发生单相接地的配电线路将停运,在查找故障点和消除故障中,不能保障用户正常用电,特别是在庄稼生长期、大风、雨雪等恶劣天气条件下,不利于查找和消除故障,将造成长时间、大面积停电,对供电可靠性造成较大影响。



         

国网固原供电公司:接地故障精准选段提升供电可靠性


小电流接地系统的单相接地故障长期困扰着我们,其发生频率较高,原因复杂多样,也会造成电缆沟“火烧连营”和引发山火等严重后果,被认为是配电领域最难啃的“硬骨头” 之一,被称为“笼罩在配电网上空少有的几朵乌云”之一。许多专家学者为此付出艰辛努力,提出多种解决方法,在单相接地故障处理方面取得了长足进展。其中,自动跟踪型消弧线圈已经广泛应用;单相接地故障检测技术日臻成熟;具有单相接地跳闸功能的用户分界开关已经大量部署;具有较高测量精度和就地故障处理功能的一、二次融合智能配电开关已经逐步产品化并越来越受到供电企业的欢迎。这些成果为提升小电流接地系统单相接地故障处理能力,进一步提高配电网供电可靠性做出了积极的贡献。


即使如此,因单相接地故障没有及时发现或处置引起电缆沟着火导致的停电事件仍时有发生。究其原因,一方面从技术上和管理上分析,配电网单相接地故障具有场景复杂性、种类多样性以及运维重要性;另一方面,一些电力工作者对故障处理的相关知识掌握不够深入,甚至存在一些错误认识。由于认识原因导致资源配置不到位、配置不合适或未对存在缺陷进行及时修复,是造成单相接地故障处理效果不理想的重要原因之一。

别担心,今天笔者就向大家推荐一本由国网陕西省电力有限公司电力科学研究院副院长刘健及其团队共同著写的,荣获国家电网公司电力科技著作出版项目的,全面系统讲解配电网单相接地故障处理实践的实用好书。



         


         


通过阅读此书,你将了解到以下内容:



             

             

           

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关于作者

肩负光荣使命 

培育一流团队



             


刘健:陕西电力科学研究院副院长、教授级高级工程师、博士生导师、博士,新世纪百千万人才工程国家级人选,国务院政府特殊津贴专家,Senior Member of IEEE,全国电力系统信息交互标委会配电网工作组成员。曾获得陕西省劳动模范、陕西省三五人才、陕西省产学研先进工作者、西安市科技成果转化先进工作者等荣誉称号。


当选国家电网公司第一届科技领军人才、荣获中国电力优秀科技工作者奖,被《电力系统自动化》等6本专业核心期刊聘为编委,被6所高校聘为电气工程学科兼职教授和博士生导师。


曾主持国家高技术产业化示范项目“配电自动化成套设备”、科技部创新基金项目“智能配电软件”、国家科技项目“配电自动化系统”等多个国家级项目,主持“智能配电网自愈控制关键技术研究与开发”等多项国网公司总部科技项目。获得国家和省部级科学技术奖31项,出版了《简单配电网》《配电网故障自动处理》等学术著作22部。


刘健教授长期从事配电网及其自动化技术研究与工程实践,是一位务实的专家,他主要以解决电力生产实际问题为科研选题方向,是一位能解决电力生产实际问题的专家,他时常思考:科研是为了解决问题还是追求指标?是求质量还是求数量?答案是显然的,但真正下定决心,却是需要莫大的勇气。刘健做到了,他始终坚守科研初心,执着攻关解决行业难题,却对名利得失不在意。


刘健常说“电科院技术人员就是电网和设备的医生”,他经常带领同事们走进电力生产的“田间地头”解决实际问题,真正做到了把论文书写在中国电力生产实践中。


城市配电网电缆化率越来越高,大量电缆在电缆沟内密集敷设,电缆沟起火造成“火烧连营”、大面积停电的恶性事件并不罕见,古城西安就曾饱受电缆沟起火之苦。为了解决电缆沟起火问题,刘健提出了“摸清家底、补齐短板、筑牢站内三道防线、站内站外协调配合、加强系统测试、提升管理水平”的系统解决方案,并带领技术人员兵分三路,仅花了不到三个星期,就将西安三环以内全部56座变电站的现状摸清楚了,然后一站一案制定解决方案,施工改造完成后,又带领技术人员采用自主研制的单相接地处理性能现场系统测试成套设备逐站逐母线地进行测试,并经过分析查找出缺陷,消缺后再次测试直至没有缺陷。反反复复进行94次测试,终于全部通过。截至目前,改造后区域内共发生单相接地1656次,由于消弧线圈熄弧成功而没有引起跳闸的占76.6%;单相接地保护成功跳闸的占22.4%,自动推拉跳闸占1%,三道防线整体成功率达到100%。共有388次单相接地引起跳闸,单相接地选线保护跳闸成功率达到95.6%。在改造完成的区域内,再也没有发生过电缆沟起火的恶性事件。




         

国网西安供电公司保电人员对十四运会主舞台侧边防爆沟的电缆敷设进行检查



读者对象



本书适合作为从事配电系统规划设计、建设改造、运行维护、检验测试和管理的工程技术人员的培训教材,也可作为科研院所、高等院校和制造企业从事相关领域研究和产品开发的专业技术人员的参考用书。



精彩试读



摸清家底之电容电流


             

             

             

             

             

             

             

             

             

             

             

             

           

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补齐短板之补齐消弧线圈系统短板



             

             

             

             

             

             

             

             

           

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现场系统测试之

变电站内单相接地故障处理性能现场系统测试



             

             

             

             

             

             

             

           

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