配電網(wǎng)單相接地故障原因與定位技術(shù)研究

卜煒

摘要：單相接地故障是配電網(wǎng)運(yùn)行中最為常見的一類故障，不僅會危害配電設(shè)備和變電設(shè)備，甚至可能危害人畜安全，強(qiáng)化其故障定位具有重要現(xiàn)實(shí)意義。實(shí)踐證實(shí)，配電網(wǎng)單相接地故障通常有人為因素、設(shè)備因素及環(huán)境因素導(dǎo)致，工作中我們應(yīng)著重對其成因以及常見定位技術(shù)進(jìn)行探討，以提升故障診斷效率。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；單相接地故障；故障成因；定位技術(shù)

在配電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大以及結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜的背景下，單相接地故障發(fā)生率及其危害程度均越來越大，強(qiáng)化故障的快速定位，對確保配電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性，減少配網(wǎng)故障隱患帶來的損失，是當(dāng)前供電企業(yè)發(fā)展中需要迫切解決的一個發(fā)展課題。

一、配電網(wǎng)單相接地故障成因

1.1 人為因素

大多數(shù)配電線路都是設(shè)置在公路等行車道的兩側(cè)，面臨著比較大的車流量，如果駕駛?cè)藛T存在違章駕駛行為，配電網(wǎng)桿塔造成碰撞而使桿塔倒塌問題，或者是隨著新時期“三舊”改造工程的增多，市政新建以及改擴(kuò)建工程項(xiàng)目不斷增多，施工過程中如不加注意，也容易對地下敷設(shè)的電纜造成挖傷破壞；又或者存在不法分子為了一己私利偷竊電力設(shè)備等行為，造成電力設(shè)施破壞；甚至某些人在導(dǎo)線上面懸掛異物等，這些均是人為因素造成單相接地故障的具體表現(xiàn)。

1.2 設(shè)備因素

在配電網(wǎng)運(yùn)行期間，涉及到眾多配電設(shè)備，一旦其出現(xiàn)運(yùn)行故障問題，那么就容易發(fā)生單相接地故障問題。比如，高壓引下線出現(xiàn)斷線故障；高壓繞組單相絕緣出現(xiàn)擊穿破壞或接地破壞；絕緣子破裂造成雨天出現(xiàn)閃絡(luò)或放電問題；高壓柜長時間運(yùn)行未能及時維護(hù)管理，其內(nèi)部的線路或設(shè)備出現(xiàn)了絕緣老化問題等，上述設(shè)備出現(xiàn)故障問題均可能會誘發(fā)嚴(yán)重的單相接地故障。

1.3 環(huán)境因素

配電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境多數(shù)都比較惡劣，其中很多位于空曠露天環(huán)境下，如果在運(yùn)行中遭受到雷擊災(zāi)害，那么會因?yàn)槔讚羰贡芾灼鳌⒔^緣子等造成破壞，或者會在大風(fēng)條件下造成導(dǎo)線出現(xiàn)斷線、桿塔倒塌或傾斜等，這些外在環(huán)境因素均可能會誘發(fā)單相接地故障。此外，如果沒有做好樹障清除工作，及時清理線路隱患，可能會因?yàn)榧芸站€路上搭上樹枝斷落或?qū)Ь€對樹木放電等，誘發(fā)單相接地故障問題。

二、配電網(wǎng)單相接地故障常用定位技術(shù)

2.1 故障測距法及應(yīng)用

故障測距法是最為常用的一種單相接地故障定位技術(shù)，具體主要包括如下幾類：

（1）阻抗法。阻抗法在當(dāng)前國內(nèi)配電網(wǎng)單相接地故障定位中具有廣泛的應(yīng)用。如果配電網(wǎng)中的相關(guān)線路具有很強(qiáng)的均勻性，那么在其出現(xiàn)單相接地故障后，檢修人員可以通過電壓和電流等參數(shù)的確定，之后求解出配電線路回路的阻抗值，再考慮相應(yīng)阻抗值同線路長度之間的關(guān)系，就可以確定單相接地故障點(diǎn)和測量點(diǎn)之間的間距，最終達(dá)到明確故障位置。

（2）行波法。主要可以劃分成四種類型，即：A型、B型、C型和D型。其中A型行波是根據(jù)單相接地故障所形成的行波對單相故障進(jìn)行定位；B型行波是根據(jù)單相接地故障所形成的的行波對雙端故障進(jìn)行定位；C型行波則是出現(xiàn)單相接地故障后，通過故障檢測信號輸入，一旦在沿線傳播中的行波碰到故障點(diǎn)位置時就會出現(xiàn)反射或折射情況，技術(shù)人員可以結(jié)合反射或折射程度對故障點(diǎn)進(jìn)行定位，具有很高的故障距離定位準(zhǔn)確度。這種故障定位技術(shù)是應(yīng)用最為廣泛的一種，相應(yīng)的定位示意圖如圖1所示。E型行波則是通過判斷重合閘開關(guān)出現(xiàn)動作狀態(tài)下合閘脈沖與發(fā)射脈沖間的時間差，進(jìn)行確定故障點(diǎn)位置。

（3）安裝單相接地故障指示器。為了更加迅速地排查配電網(wǎng)單相接地故障，可以在配電線路上面安裝專門的故障指示器，其可以實(shí)現(xiàn)檢測配電線路的故障電流，指示故障的分支以及區(qū)段等。在實(shí)際的應(yīng)用中，故障指示器非常適用于短路故障診斷定位中，但是在高阻接地故障或?qū)拥毓收隙ㄎ黄陂g，相應(yīng)的故障信號相對較弱，可能會影響故障指示器動作的可靠性。由此可見，故障指示器在定位單相接地故障時，準(zhǔn)確率不好，所以一般不適宜于故障定位要求比較高的單相接地故障定位中。

2.2 注入法及應(yīng)用

在單相接地故障定位中，注入法也是比較常用的一種故障定位技術(shù)，相應(yīng)的故障定位機(jī)理為：在配網(wǎng)出現(xiàn)單相接地故障問題后，那么會從母線電壓互感器向配電線路的故障相注入相應(yīng)的電流信號?；谧⑷胄盘柕牧鲃犹匦?，可以通過設(shè)置專門的信號探測器來跟蹤注入信號的路徑，借此來準(zhǔn)確定位出配電網(wǎng)單相接地故障的位置。根據(jù)故障定位機(jī)理的不同，可以將注入法劃分為交流信號注入法和直流信號注入法。當(dāng)前常用的S注入法本質(zhì)上是一種交流信號注入法，相應(yīng)的故障分析及定位機(jī)理主要為：在配電網(wǎng)母線當(dāng)中，基于其電壓互感器來注入交流電流，之后運(yùn)用電流探測器對相應(yīng)的專用信號進(jìn)行檢測，以此對配電網(wǎng)單相接地故障的線路以及具體位置進(jìn)行準(zhǔn)確診斷和排查，有助于避免或減少線路電容存在而對檢測結(jié)果準(zhǔn)確性帶來的干擾。但是如果處于高電阻接地的狀況下，配電網(wǎng)中所設(shè)置的電容分流作用通常會超過其方法的允許范圍，會使得在某分支出現(xiàn)兩條分支電流信號差距并不顯著的情況，進(jìn)而可能會對配電網(wǎng)單相接地故障方向辨別以及結(jié)果判斷的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。

2.3 綜合定位法及應(yīng)用

配電網(wǎng)線路一般會采用中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)。如果出現(xiàn)單相接地故障，相應(yīng)的故障電流一般比較小，卻有著比較復(fù)雜的故障特性，其所檢測到的故障特征有著很大不確定性。針對這種情況，采用單一的故障定位技術(shù)，可能故障定位效率不高。而綜合定位法就是在配電網(wǎng)故障定位中以分步驟的方式，綜合運(yùn)用多種故障定位技術(shù)，確?？梢栽鰪?qiáng)故障定位的可靠性與準(zhǔn)確性。比如，圖2所示的綜合定位法是一種基于直流注入法和行波法所提出的一種配電網(wǎng)單相接地故障定位技術(shù)，可以有效地發(fā)揮直流注入法和行波法二者的故障檢測優(yōu)勢。通過運(yùn)用C型行波故障定位技術(shù)，可以完全由人為控制所發(fā)射行波信號的強(qiáng)度與波形，且不會受到配電網(wǎng)故障線路所形成行波信號的干擾，同時該種故障定位技術(shù)是離線測距，可以實(shí)現(xiàn)重復(fù)開展故障定位判斷。此外，對于直流而言，不必考慮線路分支，分支及其下游均不會出現(xiàn)接地故障，可以近似地看成是開路狀態(tài)；不需要考慮配網(wǎng)單相接地故障點(diǎn)是否存在接地電阻，相應(yīng)直流信號指定數(shù)值均可以通過對電源輸出電壓大小進(jìn)行調(diào)整；不需要考慮配網(wǎng)線路的電容和電感，這些均不會影響配網(wǎng)線路直流。

三、總結(jié)

綜上所述，配電網(wǎng)單相接地故障是配電網(wǎng)運(yùn)行中常用的一種故障，定位技術(shù)在診斷與解決配電網(wǎng)故障方面具有重要的意義，有助于極大地提高故障處理的質(zhì)量和效率，降低故障損失，增加供電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

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