10 kV配電線路單相接地故障研究

摘 要：我國中低壓電網(wǎng)，中性點(diǎn)接地有非有效和有效接地兩種，10 kV配電網(wǎng)的接地方式通常為中性點(diǎn)非有效接地方式，也稱為小電流接地系統(tǒng)，因此，也是小電流故障。電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地方式是一個(gè)綜合性的技術(shù)問題，在10 kV配電網(wǎng)系統(tǒng)中，發(fā)生率最高的故障就是小流故障，即單相接地故障。所以，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)此故障后，應(yīng)該立即能夠找出故障線路，確定故障點(diǎn)，從而設(shè)法消除故障，在進(jìn)行必要的負(fù)荷轉(zhuǎn)移后，將接地設(shè)備從系統(tǒng)中切除。本論文重點(diǎn)研究配電網(wǎng)單相接地故障自動(dòng)定位問題。

關(guān)鍵詞：10 kV配電網(wǎng) 單相接地 故障自動(dòng)定位

中圖分類號(hào)：TM72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）11（b）-0093-01

人類已經(jīng)步入21世紀(jì)，我們當(dāng)前面臨的最大挑戰(zhàn)是如何實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，而社會(huì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必要條件之一就是保證優(yōu)質(zhì)可靠的電力供應(yīng)。電力系統(tǒng)由發(fā)電、輸電和配電三大部分組成。配電系統(tǒng)作為電力系統(tǒng)直接面向終端用戶的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，它的完善性與廣大用戶的用電質(zhì)量和可靠性有著密切的聯(lián)系，因此配電網(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)中占有重要的地位。然而，隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大，小電流接地系統(tǒng)的增多，因此，單相接地故障發(fā)生率的不斷增加，且由于配電網(wǎng)本身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，使得單相接地故障的定位難度加大。所以，對(duì)10 kV配電線路單相接地故障研究在保障電網(wǎng)可靠性方面有重要意義。

1 單相接地故障的危害及檢測

單相接地故障產(chǎn)生的原因及危害有：由于單相接地故障發(fā)生，接地電壓升高，系統(tǒng)中的設(shè)備絕緣薄弱點(diǎn)則可能會(huì)擊穿。在絕緣擊穿的初始階段，由于故障點(diǎn)電流很小，故障點(diǎn)有可能在接地過零時(shí)自動(dòng)熄弧。熄弧后可能會(huì)產(chǎn)生間歇電弧，從而引起過電壓，損壞設(shè)備，對(duì)系統(tǒng)造成嚴(yán)重的危害。

中壓配電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地方式是指系統(tǒng)中心點(diǎn)與地之間沒有任何形式的連接，而實(shí)際系統(tǒng)的三相與大地之間存在著分布電容。對(duì)其檢測采用的原理一般為：工頻量法，它主要是根據(jù)配網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)不存在零序通路。此方法可靠性不高，因?yàn)?，?dāng)過渡電阻較大，零序電流很小時(shí)，零序變化量更小。其方法為通過觀察線路零序電流的變化量來判斷故障與非故障線路，從而選出接地故障線路。另一種方法為暫態(tài)量法：在相電壓接近于最大值的瞬間點(diǎn)一般是單相接地故障發(fā)生的高發(fā)時(shí)刻，接地產(chǎn)生了高頻振蕩電壓，使得回路中電流突升，從而，電流峰值增大很多倍。此外，還有，能量選線法，實(shí)際應(yīng)用不多。零序?qū)Ъ{法，需要信息處理技術(shù)作支持。注入信號(hào)法，故障信號(hào)的差異性不明顯，因此應(yīng)用也不廣泛。故障測距法和戶外探測法，主要用于分支較少線路。

2 10 kV配電線路單相接地故障定位方法

由于當(dāng)前社會(huì)各方面對(duì)供電質(zhì)量要求的與日俱增，單相接地故障定位則更加突出。10 kV配電網(wǎng)一般采用單電源輻射性供電，配電線路分支較多，覆蓋區(qū)域廣泛、環(huán)境惡劣，所以很難判斷故障點(diǎn)來自于所需的分支節(jié)點(diǎn)。故障定位方法有，數(shù)值計(jì)算定位法；監(jiān)測定位法。應(yīng)解決的問題是如何減少人力消耗，在現(xiàn)有的測量點(diǎn)上，準(zhǔn)確定位故障區(qū)段；減少或者消除接地過渡阻抗、負(fù)荷電流、負(fù)載等因素的影響；在多分支線路結(jié)構(gòu)中準(zhǔn)確定位，來保證配電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，安全性，減少經(jīng)濟(jì)損失。

配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)上有2～3條分支線路，要完全解決配電網(wǎng)中出現(xiàn)的問題是很困難的事情。同樣的道理，當(dāng)配電網(wǎng)絡(luò)中某條線路發(fā)生故障時(shí)，要迅速準(zhǔn)確的找出故障分支及故障點(diǎn)，也具有很大挑戰(zhàn)性。定位選線方法：利用故障穩(wěn)態(tài)特征分量，通過比較各出線負(fù)序電流的大小和方向，就可以完成故障選線。故障相暫態(tài)特征分量法，利用暫態(tài)零序電流特征分量的幅值包絡(luò)線高于非故障線路的幅值包絡(luò)線這一特征，S信號(hào)注入法，根據(jù)電壓互感器副邊感應(yīng)信號(hào)電流只存在于故障線路中，并根據(jù)信號(hào)電流探測器用對(duì)注入電流進(jìn)行尋跡。

當(dāng)設(shè)備發(fā)現(xiàn)有故障后，故障點(diǎn)可以在轉(zhuǎn)移負(fù)荷后，斷開開關(guān)，隔離故障，并把故障設(shè)備各側(cè)刀閘拉開，匯報(bào)上級(jí)，對(duì)故障設(shè)備進(jìn)行檢修。故障點(diǎn)在母線上無法隔離的，如果母線上產(chǎn)生故障，則無法隔離，只能停電檢修。

對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分支很多的10 kV配電網(wǎng)，其線路故障定位的關(guān)鍵問題：如何能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)做出正確的故障區(qū)域判斷。查找接地故障時(shí)應(yīng)注意，檢查站內(nèi)設(shè)備時(shí)，應(yīng)穿絕緣靴，接觸設(shè)備外殼，構(gòu)架及操作時(shí)，應(yīng)戴絕緣手套。當(dāng)接地運(yùn)行期時(shí)，應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視該設(shè)備的運(yùn)行狀況，防止其發(fā)熱嚴(yán)重而燒壞，時(shí)刻注意保險(xiǎn)熔斷與弧線圈的狀況，防治故障發(fā)生，當(dāng)有故障時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照處理故障的準(zhǔn)則實(shí)施，先將變壓器停電，再拉開線圈刀閘。具體定位過程分為兩個(gè)部分，第一部分為確定故障距離，二是判斷故障區(qū)段，根據(jù)每個(gè)頻帶上的波能量的變化值來判斷是否產(chǎn)生故障，從而確定故障段。

3 結(jié)語

配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)直接聯(lián)系用戶的最后一個(gè)供電的環(huán)節(jié)，它是發(fā)電系統(tǒng)與用戶的連接通道，為了能較好地滿足人民的生產(chǎn)生活用電需求，電力系統(tǒng)的可靠性水準(zhǔn)應(yīng)提升到更高的層次上，為減少網(wǎng)絡(luò)故障，特別是單相接地故障，減少停電時(shí)間。因此如何在配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后及時(shí)準(zhǔn)確地找到故障發(fā)生的位置，研究配電網(wǎng)單相接地故障的定位方法具有實(shí)際意義。小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線和定位技術(shù)能夠提高供電可靠性、提高供電部門和用戶的經(jīng)濟(jì)效益、維護(hù)電網(wǎng)設(shè)備，具有重要的意義。

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