基于10kV配電線路的接地故障快速定位方法

王寧 周樂彬 國網(wǎng)湖南省電力有限公司新邵縣供電分公司

在當(dāng)前電力企業(yè)電網(wǎng)運(yùn)行管理中。10kV配電線路單相接地是一種常見的配電贏坑運(yùn)行故障，該故障不僅會導(dǎo)致配電線路產(chǎn)生過高的電壓，損壞相關(guān)電力生產(chǎn)設(shè)備，還會直接影響電力市場對用戶的正常持續(xù)供電。造成一定的社會經(jīng)濟(jì)損失。目前，電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模日益擴(kuò)大，隨之而來的是配電線路故障的頻發(fā)，其中最主要的故障類型是單相接地故障。研究10kV配電線路單相接地故障產(chǎn)生的原因并給出合理的應(yīng)對策略，已經(jīng)成為保障用電安全的必要課題。因此需要全面提升10kV配電線路單相接地故障的查找解決效率，避免因接地故障而影響電力生產(chǎn)、輸送的正常進(jìn)行。

一、10kV配電線路接地故障原因

10kV配電線路單相接地故障的原因是多方面的。不可抗力條件是導(dǎo)致單相接地電路故障的主要形成原因之一。受10級以上持續(xù)風(fēng)力強(qiáng)度影響，強(qiáng)中弱對流降雨天氣或發(fā)生泥石流、滑坡、洪澇、鳥害等自然災(zāi)害，極易同時(shí)發(fā)生單相接地線路故障。10kV配電網(wǎng)部分用電設(shè)備質(zhì)量差，日常運(yùn)行維護(hù)不到位，特別是特種變壓器用戶設(shè)備，缺乏定期檢查和維護(hù)，運(yùn)行中設(shè)備表面積灰、受潮，逐漸老化，井不斷減少容易引起單相接地故障。大量10kV配電線路位于交通干道或道路沿線。車體的吊裝和機(jī)械設(shè)備的施工可能導(dǎo)致導(dǎo)線的拉、碰、刮等現(xiàn)象，導(dǎo)致單相接地故障的發(fā)生。一些重大節(jié)日燃放煙花爆竹引發(fā)的火災(zāi)也可能造成電網(wǎng)單相故障。

二、10kV配電線路接地故障危害

（一）危害變電設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行

10kV配電線路單相接地故障，會造成一段配電線路發(fā)生短路，導(dǎo)致諧振過電壓在某一時(shí)刻遠(yuǎn)高于正常值，從而大大降低變電站設(shè)備的絕緣。嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致變電站設(shè)備的完全損壞。

（二）影響供電穩(wěn)定性

在發(fā)生接地故障時(shí)，電網(wǎng)中可能會發(fā)生間歇性電弧接地，產(chǎn)生諧振過電壓，導(dǎo)致線路絕緣子擊穿，可能導(dǎo)致嚴(yán)重的短路事故，使配電變壓器等線路用電設(shè)備燒毀。一般來說，單相接地停電故障可能引起的機(jī)電檢修設(shè)備停電屬于單線或單個(gè)支線，但如果不能及時(shí)限制故障的發(fā)展，停電規(guī)?？赡苓M(jìn)一步擴(kuò)大，影響周邊地區(qū)正常的生產(chǎn)經(jīng)營。

（三）損害配電線路使用壽命

10kV配電線路單相接地故障后，供電電壓和負(fù)荷電流將在短時(shí)間內(nèi)繼續(xù)升高。當(dāng)其值嚴(yán)重超過配電線路的最大負(fù)荷時(shí)，會自然放電，直接造成相線和中性線的損失，并在一定程度上加速配電線路的損壞，降低線路正常使用壽命。

三、10kV配電線路的接地故障定位方法

（一）人工選線排查

接地故障排查方法包括5種：一是分段試?yán)ǎ欢侨斯ぱ簿€法；三是儀器、儀表應(yīng)用法；四是線路絕緣抽測遙測法；五是整體遙測絕緣判斷法。

當(dāng)現(xiàn)場工作人員通過人工選線排查后，明確是哪條線路出現(xiàn)接地故障后，即可安排專業(yè)人員去查找到具體的故障發(fā)生點(diǎn)，如果在短時(shí)間之內(nèi)無法可以找到具體故障出現(xiàn)的區(qū)域或者是位置的情況下，則需要通過采用登桿檢查的方式對不同設(shè)備進(jìn)行檢測作業(yè)，使其能夠?qū)Υ嬖诘膯栴}進(jìn)行高效的解決。與此同時(shí)，為提高故障定位效率，科研人員可嘗試某種程度上采用信息系統(tǒng)代替人工巡視線路的方式，準(zhǔn)確判斷故障點(diǎn)。

（二）阻抗法

配電線路接地故障后，零序電流和有功功率將不斷增大。根據(jù)這一特點(diǎn)，可以采用阻抗法快速定位故障。其主要原理是利用故障線路的零序電流和有功功率進(jìn)行選線，并在消弧線圈的二次側(cè)加電阻。根據(jù)電流與電壓的變換關(guān)系，可以求出電流故障線路的阻抗。同時(shí)，結(jié)合線路的相關(guān)參數(shù)和數(shù)據(jù)，確定接地故障的具體位置。阻抗法成本相對較低，相關(guān)技術(shù)含量相對較少。但這一特性也給定位精度的保證和瞬時(shí)故障的檢測帶來了困難。同時(shí)，如果接地故障電流過大，會影響滅弧效果。另一方面，為了保證電阻能得到有效控制，提高安全性，需要在中間電阻上配備相應(yīng)的投切裝置。

（三）行波法故障定位

行波法故障定位利用小波包變換和傅里葉變換可實(shí)現(xiàn)波頭的波形提取，結(jié)合北斗的高精度GPS可實(shí)現(xiàn)故障經(jīng)確定位。行波法故障測距只受到波頭提取的時(shí)間差和GPS自帶精度的影響，從而減小了傳統(tǒng)阻抗法測距的誤差。行波法是利用故障時(shí)刻線路電流、電壓突然發(fā)生變化所產(chǎn)生的高頻暫態(tài)行波在兩變電站和故障點(diǎn)之間折反射來進(jìn)行故障精確定位的。

（四）在線監(jiān)測系統(tǒng)

在線監(jiān)測系統(tǒng)使用過程中，為了滿足對不同控制單元的問題進(jìn)行檢測的需求，需要建立不同的類型，方便對實(shí)際問題進(jìn)行檢測，但是為了控制方便，需要進(jìn)行統(tǒng)一的設(shè)置，每個(gè)時(shí)期控制的項(xiàng)目要對檢測控制的內(nèi)容及檢測的預(yù)計(jì)效果提出簡單的闡述，在實(shí)際的測試開始之前，必須在線圈中放置一定量的故障指示器，根據(jù)實(shí)際的需求，選擇明確的方案，然后啟動裝置進(jìn)行檢測。升流升壓裝置可以對整個(gè)模型起到統(tǒng)一的控制作用，根據(jù)實(shí)際使用中的情況，模擬出現(xiàn)短 路、接地等相關(guān)情況的故障波形曲線。在對控制單元進(jìn)行操作時(shí)，對于故障指示器中顯示的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行遠(yuǎn)程的操作和識別，并且可以根據(jù)模擬情況判斷錯(cuò)試出的故障結(jié)果，與實(shí)際的需求是否相符在檢測完成后，會結(jié)合測試過程，給出一份科學(xué)且完整的測試結(jié)果。

四、10kV配電線路的接地故障預(yù)防處理措施

（一）加強(qiáng)日常巡視力度

針對10kV線路接觸不良的問題，供電技術(shù)人員要加強(qiáng)對10kV線路的檢查，對易發(fā)生絕緣磨損和老化的線路要多加關(guān)注，對質(zhì)量不高的線路要根據(jù)線路實(shí)際情況及時(shí)更換。此外，還要加強(qiáng)對保護(hù)區(qū)周邊環(huán)境的檢查，及時(shí)清理整治阻礙線路安全運(yùn)行的樹木，確保線路運(yùn)行符合有關(guān)規(guī)定。

（二）合理運(yùn)用小電流接地選線裝置

為了能夠不斷提高對10kV配電線路單項(xiàng)接地故障的科學(xué)預(yù)防處理工作，相關(guān)工作人員應(yīng)該在變電所內(nèi)對小電流接地自動選線裝置進(jìn)行合理安裝，在該項(xiàng)裝置輔助運(yùn)用下，能在一定程度上充分實(shí)現(xiàn)自動選擇出發(fā)生的單項(xiàng)接地故障線路，不僅存在著準(zhǔn)確率高特點(diǎn)，同時(shí)時(shí)間短，通過應(yīng)用小電流接地選線裝置，就能對以往比較傳統(tǒng)的人工選線工作方式的弊端進(jìn)行避免，降低非故障線路不必要停電現(xiàn)象，減少由于接地故障問題導(dǎo)致影響范圍擴(kuò)大。

（三）應(yīng)用新技術(shù)設(shè)備

伴隨著我國科學(xué)技術(shù)水平不斷的發(fā)展和創(chuàng)新，越來越多先進(jìn)的技術(shù)出現(xiàn)在了大眾視野面前，針對10kV配電線路單項(xiàng)接地故障排查檢測工作而言，有關(guān)的工作人員需要采取全新的技術(shù)和設(shè)備，全面的去提高單相接地故障的檢測工作質(zhì)量和效率，充分保障10kV配電線路運(yùn)行過程的安全可靠性，持續(xù)為用戶提供高質(zhì)量的電力。在10kV配電線路單相接地故障處理工作中，工作人員應(yīng)該通過10kV配電線路的出口處進(jìn)一步安裝上信號源，與此同時(shí)還要在三相導(dǎo)線以及線路時(shí)段等加裝上單相接地故障指示器裝置，如果10kV配電線路在某一處出現(xiàn)單相接地故障的話，其指示器裝置就能在比較短的時(shí)間內(nèi)容發(fā)出指示信號，另外金屬氧化物避雷針存在著伏安特性平坦以及沒有截波等特點(diǎn)，所以技術(shù)人員應(yīng)該把質(zhì)量比較好的金屬氧化物避雷針合理的放置在10kV配電線路和變臺之上，避免由于出現(xiàn)暴雨雷擊等天氣因素帶來比較嚴(yán)重的線路損害，進(jìn)而出現(xiàn)不必耍的線路接地故障。

五、結(jié)束語

綜上所述，為提高10kV配電網(wǎng)的安全運(yùn)行管理效率，有必要對配電單相接地技術(shù)進(jìn)行深入研究。配網(wǎng)系統(tǒng)單相接地危害較大，嚴(yán)重時(shí)甚至操作整個(gè)區(qū)域內(nèi)長時(shí)間停電，因此當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單向接地時(shí)需要慎重處理對待。因此，針對10kV配電線路接地故障需要加強(qiáng)其故障定位幾乎研究，有效對故障點(diǎn)和閃絡(luò)點(diǎn)做出明顯區(qū)分，從而保證配網(wǎng)線路安全運(yùn)行。