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【摘 要】本文探讨了广泛应用于农村地区的10kV配电线路接地故障的原因，可以将其用于对10kV配电线路绝缘的监察。作者希望通过本文的总结，能对从事相关工作同仁的以后工作提供一定的参考。
【关键词】10kV配电线路；接地；故障；分析
0.引言
10kV配电线路在我们的农村地区应用十分广泛，相比较于35kV及以上的电网而言，10kV的故障相对较多，对农村地区的用电稳定性存在一定的风险因素。因此，我们十分重视对于这种配电线路的故障排查工作。而所有问题之中，接地故障又是最频发的问题。
1.设置监察接线
10kV配电线路如果采用的是中性点绝缘，那么我们一般会在变电站安装绝缘监察设备，方便监察配电线路各相的绝缘情况，具体的接线原理如下图所示。YH为连接在母线上的3单组电压互感器，一次侧接为星形，直接将其中性点接地，电压互感器二次侧各侧均设2个绕组，额定电压为100/V伏的二次绕组连为星形，各相都连一部电压表，以测量每相的对地电压值，从而监控该相的对地绝缘情况，其额定电压为10/3V的二次绕组连为开口三角形，可以体现零序电压，它的引出端连电压继电设备YJ。如果三相对地电压出现不吻合的情况，中性点就会存在位移电压V 的对地电压，低压星形绕组会将这种情况通过电压表体现出来，从而令灯有所反应，释放出接地的讯号。
图1 接线原理图
2.判定接地故障
这里继电器YJ的动作设定在电压为15-30V，那么针对10kV电网绝缘设备的零序波动为： n0=NA0/NLX=（10000 ）/100=100/，其中：N=装置线圈匝数。如果位移电压在0.9-1.8千伏范围时，YJ就会给出接地讯号。由此我们发现，开口三角绕组电压体现的是中性点位移电压， 不管是什么原因导致的位移电压，它都会给出接地的讯号，所以，当实际操作中即使出现了接地的提示，我们也需要仔细分析情况，确认是否由于接地故障导致的YJ动作。单相接地故障众多文献均有探讨，本文将其略过。
2.1铁磁谐振
在中性点不接地的线路体系中， 通常中性点的位移电压可以通过：
UOD=-（UA0YA+UBOYB+UCOYC）/（ YA+YB+YC）来计算。其中，UOD=中性点位移电压，UAO、UBO、UCO就是各相的相电压，YA、YB、YC就是每相各自的对地导纳。
具体的操作方式是：我们将互感器的中性点接地，这时它的电感L端连同线路的对地电容就为C。，如下图所示其形成了一个完整的回路。由此便可以监察每相的对地绝缘情况，因为在这个系统中，每相对地的导纳分别为：
图2 各相对地导纳示意
YA=j（ωC0-1/ωLA）；YB= j（ωC0-1/ωLB ）；YC=j（ωC0-1/ωLC ）式中C0=各相对地电容；LA、LB、LC是电压互感器每相的电感；ω为角频率。
这里需要解释的是，电压互感器实际上是一种铁磁组件，它正常工作时，通常在未饱和状态，这是电感会相对较大，每相导纳都反映出容性，同时它们的差距甚小可视为相等， 由于三相电压UAO、UBO、UCO 是存在对称性的，所以中性点的位移电压趋近于0。不过，如果系统突然出现了一些扰动的情况下，比如出现单相接地或者是其它的器件开关故障，就有机会导致其中部分相的电压突然飙高，从而令电压互感器瞬间达到接近饱和的状态，电感迅速降低。如果出现了1/ωL>ωC的情况，就会令对地导纳出现感性，从而导致YA+YB+YC的总和明显变小。由上面的式子我们就可以推断出，这种现象同时会令中性点的位移电压急剧提高，如果各相的数据相互作用使得分部导纳出现趋近0的情况时，系统就会出现铁磁谐振，此时中性点所测出的位移电压将会明显提高；同样的，如果各相的数据相互作用使得总导纳出现趋近0的情况时，系统就会出现铁磁谐振，此时中性点所测出的位移电压明显提高的现象，会体现在开口三角绕组令继电器给出接地讯号。发生铁磁谐振时，中性点的位移电压并不存在固定的单一模式，它可以是各种频率的，范围在25HZ-150HZ间波动，都是正常的现象。
虽然这样，但是不同频率的谐振，也有着自己本身的特性。通过我们多项的研究发现，在基波谐振（25HZ）的情况下， 会有某相的对地电压变小， 其他相的地电压变大，甚至大过之前设定的线电压；在分频谐振（50HZ）的情况下， 各相对地电压都增大， 不过增大的幅度并不大，认真比对便可发现； 在高频谐振（150HZ）的情况下， 各相对地电压全部增大， 同时增大的幅度十分明显，甚至会大于线电压， 电压表有时会显示不足，发生表针顶到头的现象。通过上述这些现象，我们就能判定线路中是否出现了铁磁谐振的情况。
2.2电压互感器高压保险熔断
由于上面所述的铁磁谐振现象和其他的一些影响因素，电压互感器会出现高压保险熔断的情况，这时系统也会给出接地的讯号。当系统正常工作时，互感器存在很大的激磁电感，其数值通常会大幅高于线路对地电容的容抗，所以其一次侧通过的电流会远远小于线路对地电容的电流。当互感器的高压保险发生熔断的情况后，发生熔断相的一次电流等于0，可是由于线路对地电容的通过电流还是维持在原有的大小，因此并没有令中性点出现很大的位移电压，反而在开口三角处会产生电压。类似的情况像，如果互感器的C相保险发生熔断现象， 那么，C相的对地电压并不会在互感器上体现出来，这时该相的电压读数会是0，而另外两相的电压读数则维持原来水平。但是因为C相二次侧电压等于0， 所以在开口三角处体现出来的就是另外两相对地电压的矢量和，这时YJ就会给出接地讯号。同样的， 如果电压互感器高压发生两相的保险熔断时， 熔断的两相电压读数将显示为零， 未熔断相电压读数仍然维持在原来的水平， 在开口三角处测得的电压读数为100/3V， 同样会令电压继电器给出接地的讯号。
虽然这种情况下的故障，与单相接地故障有所雷同，但是因为电压互感器高压保险熔断时，未熔断相的对地电压会维持在原来的水平，通过这一点我们便能将其和单相接地故障分辨开来。
2.3线路断线
在断线中性点不接地的线路体系中， 如果出现线路一相或两相断线的情况，其在断线后的对地电容将会急剧变小，导致中性点产生位移电压。这时的位移电压将会完全的体现在电压互感器开口三角处，如果它的读数已经达到了之前设定的电压继电器的整定值时， 同样也会给出接地讯号。
中性点产生的位移电压的幅度取决于断线令对地电容变小的程度。研究发现在发生单相断线的情况下，一相对地电压增大， 但是绝不会大于3Vφ/2（V是相电压）；未断线相的对地电压减小但是仍保持同样大小，电压值不会小于Vφ/2。在发生两相断线的情况下， 未断相的对地电压虽然会减小但是仍然会存在一定的电压；两断线相的对地电压以相同幅度增大，但是不会高于Vφ（线电压）。
通过我们以上对于不同情况下，各相电压自身的特点，可以简单的判定是否为断线或是单相接地。不过在个别案例中，有时这两种故障的对地电压读数十分类似，这就需要我们综合对线路的了解和具体的情况进行的分析判断。如果是线路断线的情况， 断线相的通过电流将会是0， 它的输送功率也会降到0，即使没有到这么低也会有明显的降低， 可是如果是单相接地的情况， 则不会出现类似的现象。
3.结束语
总之，对于农村的10kv配电线路的接地故障处理，一定要安全高效率，这样才能有效地保障广大农村地区正常的电力供应，令生活在该地区的居民生产生活可以顺利安全的进行。
【参考文献】
[1]曹杰.农村10kV配电网故障原因分析及预防措施[J].大众用电，2007，（07）.
[2]芮靜康.常见电气故障的诊断与维修[M].北京：机械工业出版社，2007.
【关键词】10kV配电线路；接地；故障；分析
0.引言
10kV配电线路在我们的农村地区应用十分广泛，相比较于35kV及以上的电网而言，10kV的故障相对较多，对农村地区的用电稳定性存在一定的风险因素。因此，我们十分重视对于这种配电线路的故障排查工作。而所有问题之中，接地故障又是最频发的问题。
1.设置监察接线
10kV配电线路如果采用的是中性点绝缘，那么我们一般会在变电站安装绝缘监察设备，方便监察配电线路各相的绝缘情况，具体的接线原理如下图所示。YH为连接在母线上的3单组电压互感器，一次侧接为星形，直接将其中性点接地，电压互感器二次侧各侧均设2个绕组，额定电压为100/V伏的二次绕组连为星形，各相都连一部电压表，以测量每相的对地电压值，从而监控该相的对地绝缘情况，其额定电压为10/3V的二次绕组连为开口三角形，可以体现零序电压，它的引出端连电压继电设备YJ。如果三相对地电压出现不吻合的情况，中性点就会存在位移电压V 的对地电压，低压星形绕组会将这种情况通过电压表体现出来，从而令灯有所反应，释放出接地的讯号。
图1 接线原理图
2.判定接地故障
这里继电器YJ的动作设定在电压为15-30V，那么针对10kV电网绝缘设备的零序波动为： n0=NA0/NLX=（10000 ）/100=100/，其中：N=装置线圈匝数。如果位移电压在0.9-1.8千伏范围时，YJ就会给出接地讯号。由此我们发现，开口三角绕组电压体现的是中性点位移电压， 不管是什么原因导致的位移电压，它都会给出接地的讯号，所以，当实际操作中即使出现了接地的提示，我们也需要仔细分析情况，确认是否由于接地故障导致的YJ动作。单相接地故障众多文献均有探讨，本文将其略过。
2.1铁磁谐振
在中性点不接地的线路体系中， 通常中性点的位移电压可以通过：
UOD=-（UA0YA+UBOYB+UCOYC）/（ YA+YB+YC）来计算。其中，UOD=中性点位移电压，UAO、UBO、UCO就是各相的相电压，YA、YB、YC就是每相各自的对地导纳。
具体的操作方式是：我们将互感器的中性点接地，这时它的电感L端连同线路的对地电容就为C。，如下图所示其形成了一个完整的回路。由此便可以监察每相的对地绝缘情况，因为在这个系统中，每相对地的导纳分别为：
图2 各相对地导纳示意
YA=j（ωC0-1/ωLA）；YB= j（ωC0-1/ωLB ）；YC=j（ωC0-1/ωLC ）式中C0=各相对地电容；LA、LB、LC是电压互感器每相的电感；ω为角频率。
这里需要解释的是，电压互感器实际上是一种铁磁组件，它正常工作时，通常在未饱和状态，这是电感会相对较大，每相导纳都反映出容性，同时它们的差距甚小可视为相等， 由于三相电压UAO、UBO、UCO 是存在对称性的，所以中性点的位移电压趋近于0。不过，如果系统突然出现了一些扰动的情况下，比如出现单相接地或者是其它的器件开关故障，就有机会导致其中部分相的电压突然飙高，从而令电压互感器瞬间达到接近饱和的状态，电感迅速降低。如果出现了1/ωL>ωC的情况，就会令对地导纳出现感性，从而导致YA+YB+YC的总和明显变小。由上面的式子我们就可以推断出，这种现象同时会令中性点的位移电压急剧提高，如果各相的数据相互作用使得分部导纳出现趋近0的情况时，系统就会出现铁磁谐振，此时中性点所测出的位移电压将会明显提高；同样的，如果各相的数据相互作用使得总导纳出现趋近0的情况时，系统就会出现铁磁谐振，此时中性点所测出的位移电压明显提高的现象，会体现在开口三角绕组令继电器给出接地讯号。发生铁磁谐振时，中性点的位移电压并不存在固定的单一模式，它可以是各种频率的，范围在25HZ-150HZ间波动，都是正常的现象。
虽然这样，但是不同频率的谐振，也有着自己本身的特性。通过我们多项的研究发现，在基波谐振（25HZ）的情况下， 会有某相的对地电压变小， 其他相的地电压变大，甚至大过之前设定的线电压；在分频谐振（50HZ）的情况下， 各相对地电压都增大， 不过增大的幅度并不大，认真比对便可发现； 在高频谐振（150HZ）的情况下， 各相对地电压全部增大， 同时增大的幅度十分明显，甚至会大于线电压， 电压表有时会显示不足，发生表针顶到头的现象。通过上述这些现象，我们就能判定线路中是否出现了铁磁谐振的情况。
2.2电压互感器高压保险熔断
由于上面所述的铁磁谐振现象和其他的一些影响因素，电压互感器会出现高压保险熔断的情况，这时系统也会给出接地的讯号。当系统正常工作时，互感器存在很大的激磁电感，其数值通常会大幅高于线路对地电容的容抗，所以其一次侧通过的电流会远远小于线路对地电容的电流。当互感器的高压保险发生熔断的情况后，发生熔断相的一次电流等于0，可是由于线路对地电容的通过电流还是维持在原有的大小，因此并没有令中性点出现很大的位移电压，反而在开口三角处会产生电压。类似的情况像，如果互感器的C相保险发生熔断现象， 那么，C相的对地电压并不会在互感器上体现出来，这时该相的电压读数会是0，而另外两相的电压读数则维持原来水平。但是因为C相二次侧电压等于0， 所以在开口三角处体现出来的就是另外两相对地电压的矢量和，这时YJ就会给出接地讯号。同样的， 如果电压互感器高压发生两相的保险熔断时， 熔断的两相电压读数将显示为零， 未熔断相电压读数仍然维持在原来的水平， 在开口三角处测得的电压读数为100/3V， 同样会令电压继电器给出接地的讯号。
虽然这种情况下的故障，与单相接地故障有所雷同，但是因为电压互感器高压保险熔断时，未熔断相的对地电压会维持在原来的水平，通过这一点我们便能将其和单相接地故障分辨开来。
2.3线路断线
在断线中性点不接地的线路体系中， 如果出现线路一相或两相断线的情况，其在断线后的对地电容将会急剧变小，导致中性点产生位移电压。这时的位移电压将会完全的体现在电压互感器开口三角处，如果它的读数已经达到了之前设定的电压继电器的整定值时， 同样也会给出接地讯号。
中性点产生的位移电压的幅度取决于断线令对地电容变小的程度。研究发现在发生单相断线的情况下，一相对地电压增大， 但是绝不会大于3Vφ/2（V是相电压）；未断线相的对地电压减小但是仍保持同样大小，电压值不会小于Vφ/2。在发生两相断线的情况下， 未断相的对地电压虽然会减小但是仍然会存在一定的电压；两断线相的对地电压以相同幅度增大，但是不会高于Vφ（线电压）。
通过我们以上对于不同情况下，各相电压自身的特点，可以简单的判定是否为断线或是单相接地。不过在个别案例中，有时这两种故障的对地电压读数十分类似，这就需要我们综合对线路的了解和具体的情况进行的分析判断。如果是线路断线的情况， 断线相的通过电流将会是0， 它的输送功率也会降到0，即使没有到这么低也会有明显的降低， 可是如果是单相接地的情况， 则不会出现类似的现象。
3.结束语
总之，对于农村的10kv配电线路的接地故障处理，一定要安全高效率，这样才能有效地保障广大农村地区正常的电力供应，令生活在该地区的居民生产生活可以顺利安全的进行。
【参考文献】
[1]曹杰.农村10kV配电网故障原因分析及预防措施[J].大众用电，2007，（07）.
[2]芮靜康.常见电气故障的诊断与维修[M].北京：机械工业出版社，2007.