10kV开关柜单相接地故障原因分析105

10kV开关柜单相接地故障原因分析摘要：随着目前工厂规模的不断扩大以及工业水平的不断发展和提高，10KV的开关柜也被广泛的被应用于电力系统中。但是由于环境条件等等一些因素的影响，导致10KV的开关柜越来越容易出现单相接地的故障问题。本文首先简单的阐述了接地故障的分类、特征、危害以及发生的原因等，之后就一个具体10kV的开关柜出现单相接地故障的事例分析了其出现故障的现场状况，并就现场的实际情况和相关的试验结果分析了出现故障的原因，最后提出了一些解决措施。

关键词：10kV开关柜；单相接地；故障分析

引言

目前在我国发生了许多的开关柜事故，而且一般来说一旦1台开关柜出现事故，那么就很有可能殃及到邻柜，而其中尤其是绝缘事故会造成非常严重的影响[1][2]。在实际的运行过程中，10kV的开关柜会由于雪、大风尤其是雨季等恶劣条件而容易经常性的出现单相接地的故障。在出现单相接地的故障之后，故障相对地的电压会下降，而非故障两相中的相电压则是会上升，但在这个过程中线电压依旧是对称的，因此用户的连续供电不会受到影响，且可运行1到2个小时。但需要注意的是，一旦出现单相的接地故障之后电网依旧长时间的运行，那么一定会引起短路以及击穿故障，严重时甚至会波及到其他的电气设备，从而产生严重的事故[3]。

一、接地故障概述

（一）、分类与特征

以接地的程度为划分依据，可以分为金属性接地以及非金属性接地两类。当发生金属性的接地时，故障的相电压就会变为零，而非故障的相电压则会上升至线电压；当发生非金属性的接地时，故障的相电压会有一定程度的下降但不会等于零，而非故障相的电压会升高但是不等于线电压[4]。以接地的性质为依据，可以分为瞬时性接地以及永久性接地两种。

出现接地故障时，会有这些特征：

第一，监控后台处会发出一个接地的警告，且后台处的母线位置三相电压会有异常状况；

第二，10KV的保护装置会发出一个零序过压的报警信号；

第三，10KV的消弧消谐柜会发出一个接地的警告，且接触器的保护接地也会闭合；

第四，如果开关带有选线装置，那么其就会选出开关柜的柜编号。

（二）、危害

第一，故障处相对于地的电压等于零，非故障处相对于地的电压则会上升，且最高可上升至线电压，母线、电压互感器以及线路等薄弱环节就有一定的可能性会被击穿，从而造成短路故障并可能跳闸；

第二，故障处相对地可能会放电且出现明火，从而烧坏设备、电缆等。

（三）、原因

第一，电缆在施工以及生产等环节中由于不规范的操作而出现绝缘受损现象，使得安全的距离无法满足规定的要求，从而长时间的在带电状态下运行，因此成为薄弱环节；

第二，线路所处的环境潮湿，绝缘子出现脏污以及老化现象，又或者是在运行的过程中电缆过长时间浸水等都会使得绝缘性能下降；

第三，线路所处的环境过于复杂，会有树障以及一些小动物出入，从而误碰到带电的导线；

第四，恶劣天气条件在一定程度上破坏了电路。

（四）、检查的注意事项

第一，在处理接地的故障时，相应的检查人员需要穿戴绝缘的鞋带以及手套，避免高压接地事故可能造成的伤害；

第二，在接地处可能会有出现弧光放电现象，需要防止其可能会对人员以及设备造成伤害；

第三，单相接地的故障和互感器的断线故障两者的特征非常类似，需要对这两者进行仔细的辨别。

二、具体事例分析

某电力局中的10kV的配电室出现了10kV的开关柜单相接地这一故障。而在故障发生之后，电力局立即组织相关的人员从现场的实际情况、运行的条件以及试验数据等方面出发，进行调查以及分析工作，试图找出发生故障的原因[5]。

（一）、现场情况

这个配电室的10kV的开关柜是于1996年进行生产的，其配备有线路侧和母线侧的隔离闸刀、10kV的真空断路器以及电流互感器，属于一种比较典型的老式开关柜的配置。在经过简单的电气隔离处理之后，全面检查10kV的开关柜并进行相关试验，结果如下图中的表1和表2所示。

由试验结果可以得出以下的结论：第一，10kV的开关柜柜内的设备其防污的等级仅仅为普通2级，而且真空断路器处的绝缘部分由环氧树脂组成，其由于长时间的运行，开始出现变色、发黄甚至老化的情况；第二，在C相的进线侧的隔离闸刀处可以发现放电痕迹；第三，10kV的开关柜柜体内部的螺丝以及金属部件等存在者不同程度的锈蚀、氧化问题，特别是在断路器的铜排和三相的连接处以及C相的铜排和电流互感器的连接处出现了非常严重的氧化变色问题，且柜体的右上侧处存在金属隔板严重锈蚀问题；

（二）、原因分析

以现场实际的情况以及相关的试验数据为依据，经过分析，可以认为C相处出现了接地故障而且真空泡也已经损坏，而致使接地故障发生的原因可能有这几点：

第一，进线侧的隔离闸刀其绝缘的部分又或者是断路器其两侧的绝缘子支撑部分由于电缆沟存在积水，致使绝缘表面出现受潮问题，同时没有定期的对灰尘进行清扫，导致运行条件进一步恶化。一旦电场处于长时间的工作状态时，泄漏电流的便会增大，产生局部电弧，导致闪络的电压下降，从而出现闪络放电接地现象；

第二，进线侧的隔离闸刀是一个非常明显的断开点的，因此停电以及检修的时候会对其经常操作，而在这个过程中可能会由于多次的操作以及质量问题使得绝缘部分出现开裂，从而致使悬浮电压出现运行放电接地现象；

第三，断路器处绝缘子的支撑部分由于质量问题以及绝缘老化等，导致绝缘性能损坏并接地。

根据以上的分析，并仔细分解、排查C相处的进线闸刀以及断路器的绝缘部分，结果发现在进线闸刀处的绝缘部分并没有开裂，但其上有非常多的水珠，受潮情况严重，同时有比较明显的放电痕迹。在对其表面清洁并干燥之后，进行交流耐压的试验，绝缘部分没有被击穿，但泄漏电流非常大，且放电的声音也十分响，有着非常严重的安全方面的隐患。

而在对C相处的断路器的绝缘子支撑部分进行检查时，发现在断路器的下桩头处的绝缘子支撑部分存在着树枝形状的放电痕迹，而且其以绝缘子接缝处作为起点进行发散，绝缘性能被损伤，具有着非常严重的安全方面的隐患。在对绝缘件进行更换后交流耐压的结果合格。

（三）、改进措施

通过以上的分析，可以采取相关措施改进这种类型的10kV的开关柜：第一，对10kV的开关柜的运行条件进行改善，在柜内装备高压电缆的进线隔板以及加热器，保证10kV的开关柜能够在封闭情况下运行，阻止潮气进入到10kV的开关柜内，避免绝缘件出现受潮问题；第二，在安全和经济得到保证的情况下使用RTV涂料，对绝缘部件处的污闪电压进行有效的提高，在经过交流耐压试验后结果显示合格同时可以有效的减小放电的声音。

以某10kV的配电室中发生的10kV的开关柜单相接地的故障为例，从现场情况、试验数据以及运行条件等方面展开进行分析，结果发现C相处出现了接地故障且真空泡发生了损坏。在对导致C相处出现接地故障的原因进行分析之后，发现绝缘的部件处受潮情况比较严重，且存在放电痕迹。通过在柜体内装备高压电缆的进线隔板和加热器等，可以对污闪电压进行提高，从而避免事故的发生。

参考文献：

[1]瞿秋南.10kV开关柜接地短路故障分析[J].云南电力技术，2016，（z2）：56-57.

[2]方长华，王敏.一起10kV电力系统接地短路事故分析[J].水泥，2014，（4）：55-56.

[3]万涛，杨栋，张媛媛，等.一起10kV开关柜爆炸事故的分析和预控[J].中小企业管理与科技，2