淺談10kV配電線路接地故障的幾種判定方法

陳文剛 郭曉軍 王艷 孫蓉

【摘 要】文章重點(diǎn)介紹在集中型饋線自動(dòng)化原理基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)主干及分支線路單相接地故障快速診斷處理，尤其可有效解決小電流接地系統(tǒng)的單相接地故障處理問(wèn)題，大大提高供電可靠性、縮小停電范圍，降低人工巡查強(qiáng)度。

【關(guān)鍵詞】配電線路；接地；故障

10kV架空線路運(yùn)行環(huán)境惡劣，雷雨、大風(fēng)等外力破壞造成的故障發(fā)生率較高。發(fā)生接地后系統(tǒng)雖可繼續(xù)帶故障運(yùn)行，由于非故障相對(duì)地電壓升高，若不及時(shí)處理可能會(huì)發(fā)展為非故障相絕緣破壞繼發(fā)引起相間短路的威脅，故障發(fā)生后，采用以往經(jīng)驗(yàn)，逐段選拉進(jìn)行排查，耗時(shí)費(fèi)力、停電影響范圍大、時(shí)間長(zhǎng)，難以快速準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)。而10kV架空線路的單相接地故障占故障總數(shù)的70%以上，需要及時(shí)判斷處理。其中小電阻接地系統(tǒng)在發(fā)生單相接地時(shí)故障電流大，故障容易識(shí)別，故障線路可迅速跳閘。而小電流接地系統(tǒng)由于故障電流小，故障判斷和指示是普遍關(guān)注的重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。因此文章重點(diǎn)介紹在集中型饋線自動(dòng)化原理基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)主干及分支線路單相接地故障快速診斷處理的方法。

一、配電網(wǎng)中性點(diǎn)主要接地方式

10kV配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式主要分為不接地、經(jīng)消弧線圈接地和小電阻接地三種方式并存。不同接地方式下，其零序電流大小及繼電保護(hù)動(dòng)作的行為有所不同。（1）小電阻接地方式，保護(hù)配置是過(guò)流I段、0.3秒和過(guò)流II段1秒。故障處理方式是：保護(hù)跳閘，現(xiàn)場(chǎng)巡線查找故障段及故障點(diǎn)。（2）消弧線圈接地方式，6秒后零序電壓報(bào)警，處理方式是線路可以帶電運(yùn)行2小時(shí)，人工試?yán)x線，現(xiàn)場(chǎng)巡線查找故障段及故障點(diǎn)。（3）不接地方式，6秒后零序電壓報(bào)警，線路可以帶電運(yùn)行2小時(shí)，人工試?yán)x線，現(xiàn)場(chǎng)巡線查找故障段及故障點(diǎn)。

中性點(diǎn)不接地或中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式的配電網(wǎng)線路，變電站出線開(kāi)關(guān)不設(shè)零序保護(hù)。在中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地方式下，變電站出線開(kāi)關(guān)零序保護(hù)作用于跳閘。

二、小電流接地方式的故障解決方法

（一）接地故障選線方法

對(duì)于小電流接地方式的配電網(wǎng)，變電站出線開(kāi)關(guān)不投零序保護(hù)，只裝設(shè)絕緣監(jiān)測(cè)裝置，當(dāng)線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，可帶故障運(yùn)行2小時(shí)。為了準(zhǔn)確找出故障點(diǎn)，可采用站內(nèi)加裝綜合選線裝置或在饋線線路上加裝選線開(kāi)關(guān)的方式進(jìn)行接地故障選線。

（二）接地故障選段解決方案

小電流接地方式下的配電線路，通過(guò)選線開(kāi)關(guān)選出故障線路后，可以借助饋線自動(dòng)化技術(shù)手段，快速實(shí)現(xiàn)單相接地故障的定位和隔離。

1.零序電壓突變量選段方案。（1）方案介紹。選段開(kāi)關(guān)可選用帶內(nèi)置EVT電壓傳感器的VSP5型負(fù)荷開(kāi)關(guān)，如果已有VSP5型負(fù)荷開(kāi)關(guān)也可在原有開(kāi)關(guān)基礎(chǔ)上加裝外置零序PT，配置基于零序電壓-時(shí)間邏輯的二遙分段動(dòng)作型饋線終端，實(shí)現(xiàn)就地智能饋線自動(dòng)化。（2）故障隔離動(dòng)作行為。當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)：變電站接地告警，選線開(kāi)關(guān)接地保護(hù)跳閘，選出故障線路；線路分段開(kāi)關(guān)因線路失電而分閘；選線開(kāi)關(guān)一次重合，分段開(kāi)關(guān)依據(jù)零序電壓-時(shí)間邏輯隔離故障點(diǎn)；主站遙控聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)合閘，恢復(fù)供電。當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)：變電站CB保護(hù)跳閘，分段開(kāi)關(guān)因線路失電而分閘；CB延時(shí)重合，分段開(kāi)關(guān)依據(jù)電壓-時(shí)間邏輯隔離故障點(diǎn)；主站遙控CB和聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)合閘，恢復(fù)供電。

2.主站判斷接地標(biāo)志遙控選段方案。（1）方案介紹。在變電站出線斷路器CB及各個(gè)分段開(kāi)關(guān)處，安裝具有健全線路模型識(shí)別單相接地故障檢測(cè)功能的智能配電終端，配電主站根據(jù)各配電終端檢出的接地故障標(biāo)志，進(jìn)行綜合分析判斷，定位隔離故障。（2）故障隔離動(dòng)作行為。當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)：智能配電終端基于本地采集的電壓、電流，直接判斷出接地故障是否發(fā)生在其負(fù)荷側(cè)，若在負(fù)荷側(cè)，則接地故障檢測(cè)信號(hào)置1，否則置0，并上送配電主站；配電主站在收集配電終端上報(bào)的接地故障信息后，對(duì)故障區(qū)段進(jìn)行綜合判斷。

3.無(wú)線通信智能分布式選段方案。（1）方案介紹。選段開(kāi)關(guān)選用帶內(nèi)置EVT電壓傳感器的電流型開(kāi)關(guān)或VSP5型負(fù)荷開(kāi)關(guān)，也可在原有電流型開(kāi)關(guān)或VSP5型負(fù)荷開(kāi)關(guān)基礎(chǔ)上加裝外置零序PT，通過(guò)配置基于無(wú)線通信的智能分布式配電終端，直接對(duì)接地故障進(jìn)行選段、定位和隔離，實(shí)現(xiàn)接地饋線自動(dòng)化。（2）故障隔離動(dòng)作行為。當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)：配電終端采集的電壓、電流，直接判斷出接地故障發(fā)生在電源側(cè)還是負(fù)荷側(cè)，若在負(fù)荷側(cè)，則將接地故障檢測(cè)信號(hào)置1，否則置0；配電終端通過(guò)對(duì)等通信收集齊各關(guān)聯(lián)終端的接地故障標(biāo)志，對(duì)故障區(qū)段進(jìn)行定位；故障定位后，由故障點(diǎn)兩端的分段負(fù)荷開(kāi)關(guān)分閘，隔離故障。當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)：變電站保護(hù)跳閘，線路失電；配電終端通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)相互通信，定位故障區(qū)域，實(shí)現(xiàn)故障隔離；變電站重合恢復(fù)供電。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)小電流接地方式下的接地故障可選用不同的選線和選段處理模式實(shí)現(xiàn)故障的快速處理，通過(guò)組合不同的選線和選段方式可以有至少5種配置方案。

作者簡(jiǎn)介：陳文剛（1971.05- ），男，國(guó)網(wǎng)晉城供電公司調(diào)控中心，高級(jí)工程師，研究方向：自動(dòng)化維護(hù)及網(wǎng)絡(luò)管理；孫蓉（1975.5- ），女，國(guó)網(wǎng)晉城供電公司，工程師，研究方向：自動(dòng)化維護(hù)及網(wǎng)絡(luò)管理；王艷（1973.06- ），女，國(guó)網(wǎng)晉城供電公司，高級(jí)工程師，研究方向：調(diào)度運(yùn)行方式管理；郭曉軍（1975.11- ），男，國(guó)網(wǎng)晉城供電公司調(diào)控中心，助理工程師，研究方向：自動(dòng)化維護(hù)。