10kV配電線路接地故障快速定位方法的探討

劉立剛

摘 ?要：目前，人們對10kV配電系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量的要求有所提高，如果發(fā)生接地故障工作人員應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行定位、處理，減少停電帶來的經(jīng)濟(jì)損失。對此，筆者對10kV配電線路接地故障及其原因進(jìn)行分析，并闡述當(dāng)前10kV配電線路接地故障快速定位方法、選擇方式，以期為相關(guān)人員提供參考，實(shí)現(xiàn)對10kV配電線路接地故障的準(zhǔn)確定位，提高10kV配電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：10kV配電線路 ?接地故障 ?故障定位

中圖分類號：TM726 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? 文章編號：1672-3791（2019）05（b）-0050-02

在10kV配電線路中，根據(jù)電流大小將其分為小電流接地系統(tǒng)、大電流接地系統(tǒng)。前者因?yàn)橹行渣c(diǎn)沒有直接接地，所以在發(fā)生接地故障時(shí)會產(chǎn)生較大的電流;后者是中性點(diǎn)直接進(jìn)行接地，在發(fā)生接地故障時(shí)會產(chǎn)生非常大的電流。為了避免安全問題的發(fā)生，經(jīng)常會將小電流系統(tǒng)應(yīng)用在供電系統(tǒng)中，但由于電流較小很難快速發(fā)現(xiàn)故障位置，需要將快速定位方法應(yīng)用于其中，縮短停電時(shí)間。

1 ?10kV配電線路接地故障與原因分析

1.1 10kV配電線路接地故障概況

某供電企業(yè)10kV配電線路采用小電流接地系統(tǒng)，其中性點(diǎn)運(yùn)用的消弧線圈方式進(jìn)行接地。在2018年期間，10kV配電線路共發(fā)生了24次故障，其中包含29.2%的故障單項(xiàng)接地故障。經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在我國10kV配電線路系統(tǒng)中，單項(xiàng)接地故障發(fā)生概率高達(dá)85%。其中，因?yàn)?0kV配電線路為架空線，其在運(yùn)行過程中常常會受到惡劣天氣的影響，通常大風(fēng)、大雪、雨季等特殊天氣時(shí)，會增加10kV配電線路接地故障的頻率。由于10kV配電線路系統(tǒng)在發(fā)生接地故障時(shí)，并不會產(chǎn)生較大的電流，如暫態(tài)性故障線路中三相電壓基本對稱，不會影響供電的質(zhì)量，不過在1～2h后，常常會出現(xiàn)斷路器跳閘問題。如果不能及時(shí)對10kV配電線路接地故障進(jìn)行處理，會導(dǎo)致系統(tǒng)中低電壓增加，進(jìn)而因?yàn)榻^緣破壞而導(dǎo)致相間短路問題。如果10kV配電線路接地故障為永久性故障，則會影響配電網(wǎng)變壓器運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性，進(jìn)而影響供電企業(yè)運(yùn)行的穩(wěn)定性[1]。

1.2 10kV配電線路接地故障原因

10kV配電線路接地故障可能是由多方面原因?qū)е碌模谶M(jìn)行故障排查前，首先要對其故障原因進(jìn)行了解。從以往的配電線路維護(hù)檢修工作經(jīng)驗(yàn)來看，引起10kV配電線路接地故障的原因主要包括：（1）自然環(huán)境因素，主要是指天氣因素，比如出現(xiàn)大風(fēng)、雷雨天氣時(shí)，容易發(fā)生單相接地故障，因倒桿等問題而出現(xiàn)斷線接地。雷雨天氣也可能導(dǎo)致變壓器繞組絕緣體被擊穿，或?qū)Ь€分支熔斷器絕緣體被擊穿，進(jìn)而引發(fā)單相接地故障。（2）外力作用破壞，主要是指人為破壞問題。許多配電線路都是沿道路進(jìn)行布設(shè)的，在道路施工過程中，容易導(dǎo)致地下電纜或電桿受到破壞，進(jìn)而引發(fā)接地故障。隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，市政施工項(xiàng)目越來越越多，因外力作用破壞引起的電路接地故障幾率也有所上升。此外，也存在人為惡意破壞、偷盜電纜設(shè)備等現(xiàn)象，都會引發(fā)接地故障問題。（3）設(shè)備自身故障問題，由設(shè)備原因引起的線路接地故障占較大比例，主要表現(xiàn)為設(shè)備絕緣子擊穿故障。隨著配電線路及設(shè)備使用時(shí)間的推移，設(shè)備和線路會出現(xiàn)老化現(xiàn)象，機(jī)械強(qiáng)度明顯下降，進(jìn)而容易出現(xiàn)設(shè)備故障問題。比如配電變高壓引下線發(fā)生斷線故障等。在配電線路故障檢修過程中，設(shè)備故障也是重點(diǎn)排查的問題。（4）設(shè)計(jì)缺陷問題，在10kV配電線路的設(shè)計(jì)過程中，可能由于未充分考慮實(shí)際電力負(fù)荷的分配情況，導(dǎo)致電源點(diǎn)與用電負(fù)荷分布不均衡。在投入使用后，線路長時(shí)間保持過載運(yùn)行狀態(tài)，會引發(fā)線路過熱、燒斷等問題，進(jìn)而引發(fā)接地故障。在此情況下，也會嚴(yán)重縮短配電線路和設(shè)備的使用壽命，必須對設(shè)計(jì)質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制。

2 ?10kV配電線路接地故障快速定位方法

2.1 方法類型

在10kV配電線路接地故障的快速定位中，存在很多的技術(shù)與方法，主要包含：（1）人工法。當(dāng)10kV配電線路發(fā)生接地故障以后，沒有可以采用的輔助定位方式，基本上會采用人工法進(jìn)行故障定位，這種方式就是人工巡線。具體來說，根據(jù)故障指示器所顯示的動作位置，工作人員對接地故障的位置進(jìn)行判斷，不過在現(xiàn)階段的工作中，因?yàn)?0kV配電系統(tǒng)的規(guī)模在不斷增加，其中所包含的分支線路越來越多，加之該供電局采用小電流接地系統(tǒng)，所以發(fā)生故障時(shí)指示器不能及時(shí)做出動作，影響定位的快速性、準(zhǔn)確性，使得該方法逐漸被淘汰[2]。（2）阻抗法。這種檢測接地故障的方式，其原理是在故障發(fā)生后系統(tǒng)中的消弧線圈會發(fā)生加入電阻的現(xiàn)象，使得零序電流或功率發(fā)生變化而出現(xiàn)故障?；趯﹄娏?、電壓變換關(guān)系的檢測分析，計(jì)算出故障線路自身的阻抗，然后再利用相關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)故障位置的具體判斷。（3）信號注入法。這種定位方式是因?yàn)榘l(fā)生接地故障之后，工作人員可以采用專業(yè)的設(shè)備對母線的電壓互感線中，注入特殊的電流信號，然后實(shí)現(xiàn)對線路的檢測，基于信號的流通效果完成選線的目的。如果線路中的檢測限號消失，則是說明消失的位置即為故障點(diǎn)。（4）行波法。如果10kV配電線路發(fā)生接地故障以后，會出現(xiàn)行波現(xiàn)象，而行波法即對線路中的行波進(jìn)行檢測，通過檢測設(shè)備、故障點(diǎn)之間行波往返的時(shí)間，對具體的故障位置進(jìn)行判斷。（5）在線檢測系統(tǒng)。將這種方式應(yīng)用在10kV配電線路接地故障的快速定位中，在根本上改變了以往的判斷模式，其具體的應(yīng)用分為3步：一是在供電局的出線端位置，安裝故障定位系統(tǒng)，便于系統(tǒng)實(shí)時(shí)掌握電路的情況，實(shí)現(xiàn)故障位置的精準(zhǔn)判斷;二是在用戶設(shè)備附近的位置安裝設(shè)備，這樣的為方式可以實(shí)現(xiàn)對故障原因的判斷;三是在電纜、分線路中安裝定位設(shè)備，如果發(fā)生故障問題可以及時(shí)進(jìn)行精準(zhǔn)判斷，為工作人員提供可靠的依據(jù)[3]。

2.2 方法比較與選擇

每一種10kV配電線路接地故障快速定位的方式，都有著自身的優(yōu)缺點(diǎn)，工作人員在使用時(shí)需要掌握不同方法的優(yōu)缺點(diǎn)，然后結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行故障定位、故障檢修。上述5種10kV配電線路接地故障定位方法的優(yōu)缺點(diǎn)，主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）人工法，定位不準(zhǔn)確并且具有較大的難度，在是檢測中需要投入較大的人力，但是無法提高檢測效率。（2）阻抗法，不僅原理簡單還不需要資金，但是定位的準(zhǔn)確性較低。（3）信號注入法，不需要較為復(fù)雜的原理便可以實(shí)現(xiàn)故障定位，但是需要使用專門的設(shè)備，除了投入資金之外，這種方式還存在間歇性。（4）行波法，可以實(shí)現(xiàn)對故障定位的準(zhǔn)確度，不過在使用中會受到外界因素影響。（5）在線監(jiān)測系統(tǒng)，對系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控可以及時(shí)獲取系統(tǒng)該狀態(tài)，保證定位的準(zhǔn)確性，但是對工作人員的能力要求較高。在選擇過程中，不宜采用成本消耗較高的定位方法，同時(shí)工作人員的能力有待提升，所以將信號注入法、在線監(jiān)測系統(tǒng)排除。為了實(shí)現(xiàn)對10kV配電線路接地故障的快速定位，供電企業(yè)可以采用阻抗法、行波法的方式進(jìn)行分析，在保證最終效果準(zhǔn)確性的同時(shí)，還不需要較大的資金投資，工作人員可以輕松確定故障的位置，并及時(shí)進(jìn)行故障處理，提高供電局運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3 ?結(jié)語

綜上所述，10kV配電線路接地故障的原因有很多，不同因素所產(chǎn)生的故障位置存在差異，要想實(shí)現(xiàn)快速定位就應(yīng)合理選擇定位方法。在實(shí)際應(yīng)用過程中，工作人員需要結(jié)合實(shí)際情況，對不同故障快速定位方式進(jìn)行比較、選擇，以此來保證定位當(dāng)時(shí)的合理性，提高10kV配電線路接地故障定位的準(zhǔn)確性、高效性，為檢修工作提供可靠的依據(jù)。因此，結(jié)合該文分析發(fā)現(xiàn)，文中所提及的幾種10kV配電線路接故障快速定位方式，具有較強(qiáng)的可行性。

參考文獻(xiàn)

[1] 郭傳亮.配電線路故障定位技術(shù)及其在10kV電網(wǎng)中的運(yùn)用初探[J].電子世界，2019（3）：168，170.

[2] 張少保，詹欣圳，陳全民.配電線路故障定位技術(shù)及其在10kV電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（20）：167.

[3] 張琦.10kV配電線路單相接地故障定位新方法的研究和應(yīng)用[J].貴州電力技術(shù)，2013，16（11）：83-85.