10kV配電線路單相接地故障分析

付加順 范海龍 金成日 于凱 白東平

摘 要：現(xiàn)階段，我國(guó)的10kV配電系統(tǒng)一般用中性點(diǎn)不接地形式運(yùn)轉(zhuǎn)，在電力系統(tǒng)中，經(jīng)過大量的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)證明，單相接地故障在所有電力系統(tǒng)故障中所占比重最大，因此，為了保障整個(gè)配電線路的穩(wěn)固和安全，必須采取有效、合理的對(duì)策。本文簡(jiǎn)述了10kV配電線路系統(tǒng)故障分析及應(yīng)對(duì)措施，以降低此類故障發(fā)生的概率，提升電能質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng);單相接地;故障測(cè)距

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.169

0 前言

隨著電力系統(tǒng)的不斷地發(fā)展過程中，10kV配電線路系統(tǒng)逐步成為電力系統(tǒng)中的重要組成部分，而且10kV配電線路涉及范圍比較大，因此，在電力系統(tǒng)所有發(fā)生的故障統(tǒng)計(jì)中，單相接地故障統(tǒng)計(jì)數(shù)量占所有故障數(shù)量的五分之四左右。因此，在電力系統(tǒng)故障的時(shí)候快速對(duì)故障位置進(jìn)行定位，盡快的找到故障地點(diǎn)，排除故障，恢復(fù)供電，成為首當(dāng)其沖的重要應(yīng)對(duì)措施，目前的故障定位方法越來(lái)越制約電力系統(tǒng)故障排除的效率，本文對(duì)單相接地故障定位方法進(jìn)行了簡(jiǎn)單地闡述[1-2]。

1 10kV配電線路系統(tǒng)故障定位的研究意義

在10kV配電網(wǎng)中，發(fā)生單相接地故障的概率占總故障概率的五分之四左右。按照規(guī)定，假設(shè)產(chǎn)生單相接地的系統(tǒng)故障，該系統(tǒng)依然可運(yùn)轉(zhuǎn)1～2小時(shí)，為保障了供電的安穩(wěn)性。然而，10kV配電網(wǎng)所處的地理環(huán)境復(fù)雜，一般采用單電源輻射性供電，總體長(zhǎng)度長(zhǎng)，配電線路分支較多。如果10kV配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障。傳統(tǒng)的定位措施依托人工檢測(cè)，操作人員對(duì)線路沿線的系統(tǒng)故障點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。這不但耗費(fèi)了大批人力物力，而且延長(zhǎng)了停電時(shí)間，給用戶帶來(lái)巨大的不便，降低了供電的安穩(wěn)性。因此，迫切需求一種快速的系統(tǒng)故障定位技術(shù)。

2 10kV配電線路系統(tǒng)單相接地故障定位

目前，當(dāng)產(chǎn)生單相接地系統(tǒng)故障時(shí)，產(chǎn)生的短路電流很小，三相間的線電壓保持對(duì)稱，對(duì)負(fù)載電源沒有影響。因此，一般來(lái)說，它允許繼續(xù)運(yùn)行1-2小時(shí)。在此時(shí)期，其余兩項(xiàng)對(duì)地電壓都要升高，為了避免系統(tǒng)故障進(jìn)一步擴(kuò)展，就應(yīng)該及時(shí)發(fā)出信號(hào)，工作人員必需盡快查明短路線路和短路點(diǎn)，以便采取相應(yīng)對(duì)策解除故障，恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行。

由于對(duì)系統(tǒng)的安全性不會(huì)構(gòu)成嚴(yán)重影響。一直沒有受到足夠的重視，線路系統(tǒng)故障后，基本上沿線路找出系統(tǒng)故障點(diǎn)。但是線路故障會(huì)造成對(duì)用戶的供電中斷，快速的故障定位將使用戶的停電時(shí)間大大縮短，減小停電造成的損失。所以更有效的故障定位方法、供電恢復(fù)方法以及高質(zhì)量的用戶服務(wù)是供電部門未來(lái)的工作目標(biāo)。

單相接地故障定位主要包括三部分：（1）進(jìn)行系統(tǒng)故障選線;（2）確定系統(tǒng)故障區(qū)段或分支;（3）確定系統(tǒng)故障點(diǎn)。目前，10kV配電網(wǎng)單相接地系統(tǒng)故障定位措施按原理能夠分為阻抗法系統(tǒng)故障定位、注入法系統(tǒng)故障定位、區(qū)段查找法系統(tǒng)故障定位、智能法系統(tǒng)故障定位和行波法系統(tǒng)故障定位。

2.1 單相接地故障行波定位

行波定位方法有兩類，一類是先手工向故障系統(tǒng)發(fā)送脈沖信號(hào)，然后捕捉由故障點(diǎn)反射回來(lái)的行波，從而找到故障點(diǎn)。另一類是通過檢測(cè)系統(tǒng)故障產(chǎn)生的行波進(jìn)行雙端或單端故障定位。10kV線路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分支較多，確定故障區(qū)段難度較大，對(duì)于故障點(diǎn)定位將更加困難。C型行波法是離線系統(tǒng)故障定位。關(guān)于此類線路發(fā)生的單相接地故障，該措施不受信號(hào)故障時(shí)行波信號(hào)強(qiáng)度的影響。在進(jìn)行故障定位時(shí)可反復(fù)判斷。當(dāng)一個(gè)接收信號(hào)明晰的剖析和系統(tǒng)故障點(diǎn)位置，又能再次發(fā)一個(gè)行波信號(hào)范圍，該措施在對(duì)10kV配電網(wǎng)單相接地故障定位有一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)。故該方法具有靈活，經(jīng)濟(jì)，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。

2.2 行波定位方法分析

該方法具有精度高、速度快等優(yōu)點(diǎn)。A型行波定位辦法是采納單端定位;B型行波定位辦法是采納雙端系統(tǒng)故障定位;C型行波定位辦法切除系統(tǒng)故障段后在單端通過人工注入脈沖信號(hào)定位;D型行波定位辦法是采納電流脈沖定位。

2.3 各種行波定位方法特點(diǎn)

A、B、D型行波定位方法均屬于在線定位方法，因而它們都具有實(shí)時(shí)特性，故障反應(yīng)靈敏，相比較而言，A型行波定位方法裝置簡(jiǎn)單，投資最低，但是相對(duì)缺點(diǎn)是行波在折反射過程中產(chǎn)生很大的衰弱，對(duì)檢測(cè)產(chǎn)生很大的干擾，甚至難以區(qū)分是故障點(diǎn)還是其他的波阻抗過渡點(diǎn)。B型行波定位只需要準(zhǔn)確的檢測(cè)首個(gè)反饋行波就能夠確定故障點(diǎn)的位置，信號(hào)幅度較大，容易識(shí)別，分析計(jì)算也比較簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)在于，需要在線路的兩端裝設(shè)檢測(cè)設(shè)備，而且設(shè)備造價(jià)較高，準(zhǔn)確性要求也更高一些，還需要GPS系統(tǒng)使時(shí)鐘同步，相較其他方法來(lái)說，投資巨大，性價(jià)比不高，實(shí)用性差。

由于故障發(fā)生與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，故障原因，線路狀況等因素有關(guān)系因而它的時(shí)刻是不確定的，如果在電壓過零處附近發(fā)生單相接地故障，在該點(diǎn)電壓行波變化平緩，產(chǎn)生的電流小，很難檢測(cè)到行波。此時(shí)較大誤差將會(huì)進(jìn)入A， B型行波定位方法使故障定位不準(zhǔn)確，甚至?xí)А６鳧型行波定位方法可以解決A、B行波的不足。

C型行波定位是離線定位，故該定位方法和故障所產(chǎn)生的行波強(qiáng)弱關(guān)系并不相關(guān)，而且在故障定位時(shí)，可以進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，以取得比較準(zhǔn)確的結(jié)果，同時(shí)由于故障線路已經(jīng)隔離，安全性高，時(shí)間要求不算嚴(yán)格，檢測(cè)的時(shí)候之需要一條一條的線路進(jìn)行檢測(cè)就好，不用事先在線路上裝設(shè)固定裝置，投資低，實(shí)用性強(qiáng)。

3 結(jié)束語(yǔ)

10kV配電線路系統(tǒng)單相接地故障雖然在選線技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，但是在中性點(diǎn)非接地系統(tǒng)或者弱接地系統(tǒng)中，單相接地故障的精準(zhǔn)定位是至今沒有得到很好解決的難題。因此，仍需沿線路手動(dòng)搜索故障點(diǎn)。伴隨配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分支增多采用人工巡線的方式，這需要大量的人力和物力。而且造成長(zhǎng)時(shí)間停電問題，給配電網(wǎng)供電的平穩(wěn)性造成嚴(yán)重的影響。另外在發(fā)生災(zāi)難性事件，惡劣環(huán)境下尤為困難。故傳統(tǒng)人工方法已無(wú)法滿足配電網(wǎng)發(fā)展的需要，因此，本文提出了一種行波理論的系統(tǒng)故障定位措施，由于C型行波測(cè)距是在其它實(shí)時(shí)定位的方法中無(wú)法完成的;同時(shí)由于這一方案不需要在每一條線路上都安裝設(shè)備，極大的節(jié)省了一次性投資。

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[2]葉永圳.10kV配電線路常見故障原因分析及防范[J/OL].中國(guó)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè).

作者簡(jiǎn)介：付加順（1984-），男，吉林琿春人，?？?，工程師，研究方向：10kV配電網(wǎng)線路斷線分析。