我公司總降壓站為110kV系統，降壓為10kV后通過電纜送往各高壓配電室，其中10kV系統為不接地系統，不接地系統優點是出現單相接地故障時，單相接地電容電流較小，不影響系統供電（我國允許帶故障運行2h），供電可靠性較高；缺點是出現單相接地故障時，易產生弧光重燃過電壓，此過電壓可能會造成系統內電氣設備絕緣擊穿而損壞，且帶有余熱發電的電力系統出現單相接地時會觸發保護動作而造成余熱發電系統跳停，最嚴重情況就是單相接地故障發生在沒有良好接地設備上，會造成設備外殼帶電從而造成人身傷亡事故，故發生單相接地故障后如何能快速定位并排除故障一直是業界努力的方向。

1、問題提出及分析10kV單相接地故障可分兩類：一類是不可自恢復故障，即保護跳閘（安裝有單相接地跳閘保護）或報警后再送電依然會跳閘或報警直到故障排除為止，電纜或電機出現絕緣擊穿就屬這類故障，它的特點是故障比較明確、持續，排查方便；另一類是可自恢復性的，即出現故障后能自行消失，所有設備均可正常運行，如電纜終端、高壓瓷瓶、高壓電容、變壓器處有小動物等都屬這類故障，它的特點是故障只報警一次，并立即恢復正常，難以查找。我公司10kV變壓器均為DYN11接線方式，低壓側接地電流不會傳遞到高壓側，10kV單相接地故障會被限制在10kV系統內，范圍包括總降壓站變壓器10kV側到五個10kV高壓配電室的電網系統，具體包含總降10kV開關柜、去各高壓配電室電纜及終端、各高壓配電室10kV開關柜、高壓電容器柜、10/0.4kV變壓器、現場高壓電機及電纜和終端等。根據以往經驗，各處電纜溝高壓電纜易出現被擠壓損壞、電纜接頭出現擊穿，變壓器10kV側易出現小動物，高壓電機、高壓電容器絕緣擊穿等情況造成單相接地故障較多。我公司2021年和2022年分別出現過兩次單相接地故障，總降壓站和余熱發電系統均報C相接地，余熱發電機保護跳停，總降及水泥高壓配電室消弧消諧柜動作，消弧消諧柜復位后余熱發電機再開機正常。顯然這兩次接地故障都屬于第二類故障，我們在系統恢復正常后對總降壓站及各高壓配電室的高壓柜電纜出線處、系統各10/0.4kV變壓器進行檢查，未發現異常或小動物情況。在系統檢修期間也對系統所有10kV開關柜內、各高壓變頻器變壓器進行了檢查，均未發現異常。我公司除總降壓站外還有五個高壓配電室，每個配電室又有十幾個高壓開關柜，在檢修排查時，進行大面積停電檢測是非常困難的事情，所以精準定位到故障所在是我們迫切需要的。

2、檢測原理及實現我們可以通過檢測零序電流的辦法判斷出具體哪個支路出現故障，下面具體分析測量原理：如圖1，正常情況下，各條出線電纜的三相電容相當于星形連接接入大地，因三相平衡原則，其分布電流入地匯流后為零，零序互感器檢測零序電流為零。圖1接地電容電流示意以i1AC表示第1號電纜的A相電容分布電流，其他類似，即i1AC+i1BC+i1CC=0；同理iNAC+iNBC+iNCC=0。當第N號出線電纜在P點出現C相單相接地故障時，所有電纜C相均與大地同電位，C相不再有分布電容電流，所有出線的A、B兩相電容電流均通過P點流入系統，每根出線電纜流入P點的接地電流又稱單相接地電流，大小為原單相正常電容電流的3倍。從圖1可以看出第N號出線電纜自身的電容電流也從P點流入系統，但此電流從該電纜自身流出后又匯流入該電纜，故零序電流互感器測不出該電纜的單相接地電流，實際測到的是第1號到第N-1號電纜的單相接地電流之和，同時第1號到第N-1號電纜也會檢測出零序電流，電流大小就是電纜自身的單相接地電流。所以判斷某條電纜是否出現單相接地的依據是該電纜所測得的零序電流大小是否接近于整個系統的單相接地電流減去其自身單相接地電流的數值，而現場實際發生單相接地時很少出現金屬性單相接地，所測到的接地電流會較理論值小，故判斷是否出現接地情況要看接地電流是否達到某一閾值。從上面可以看出，發生單相接地故障時，所有電纜均會測出零序故障電流，可以粗略判定測得零序電流最大的那根電纜出現單相接地故障，并且如果所測得故障電流大于自身單相接地電流（在金屬性接地下，10kV系統下電纜單相接地電流按每公里1A進行估算[1]）即可判斷該電纜出現接地故障，即非故障電纜所測的最大故障電流為其自身單相接地電流根據此原理，我們在總降安裝零序電流檢測系統。使用西門子WinCC軟件連接西門子1200PLC模塊，八根出線電纜分別套裝八只電流互感器，電流互感器接5A轉4-20mA轉換模塊再接入1200PLC，現場如圖2所示。圖2接線柜內部示意

3、檢測應用2023年2月檢測系統安裝測試時發現礦山零序電流較大，隨后在停機時對礦山進行重點檢查，在母排室（前期故障時因為此處密閉，故障可能性小而未檢查）發現一只支撐瓷瓶存在放電痕跡（如圖3），更換支撐瓷瓶后系統零序電流消失。圖3損傷瓷瓶2023年6月16日早上7時，余熱發電跳停，檢查總降壓站消弧消諧柜報10kV系統B相接地，復位仍報，現場窯磨均運行，如停電檢查將嚴重影響生產，檢查WinCC記錄曲線，發現礦山支路零序電流為1.7A，余熱發電、窯頭1、窯頭2（未送電）、生料磨1、生料磨2、水泥磨、總降電容柜（電纜長度10m）分別為0.1A、0.4A、0A、0.2A、0.2A、0.8A、0A，礦山零序電流最大且為其他幾個回路出線零序電流之和，判斷為礦山支路出現單相接地故障。隨即通知礦山停機，然后斷開礦山10kV出線斷路器，零序電流消失，消弧消諧柜復位正常，通知余熱發電正常開機，然后拆除礦山出線電纜用2?500V搖表搖B相對地絕緣為0，A、C兩相均為300MΩ，到礦山配電室拆除進線電纜搖B相對地絕緣為0，A、C兩相均為300MΩ，判斷為總降至礦山電纜B相接地故障，隨即沿電纜橋架檢查電纜及中間接頭情況未見異常，后采用高壓脈沖發生器對電纜B相進行充電檢查，發現在離礦山終點約100m處電纜有損傷（如圖4），由于破損為有規則圓眼，且全部向廊道內側對齊，檢查橋架上亦有對應圓眼（如圖5），于是判定為皮帶廊道封裝施工方人為破壞，證據確鑿，施工方承認其為施工方便將電纜橋架作為檁條，在固定彩鋼瓦板時燕尾絲打穿橋架內10kV電纜，發現異常放電后又將燕尾絲拆除。經搶修，礦山配電室于當晚21時送電正常。圖4電纜損傷處圖5電纜橋架

4、總結10kV系統中單相接地故障相對于三相短路更難排查，三相短路會直接造成開關柜保護跳閘，位置指向比較明確；單相接地故障有時故障能保持住，可更多時候故障只發生在一瞬間，然后恢復正常，沒有特殊措施很難找到故障源，特別是出線較多的大系統，即使故障能保持住，原始辦法是通過逐個對所有出線回路停電的辦法進行驗證，該方法最大缺點是沒有故障的回路也要安排停機配合檢查。我們采用的零序電流檢測方法判斷10kV單相接地故障方便快捷、定位準