配電網(wǎng)單相接地故障定位技術(shù)的應(yīng)用

林俊融

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司惠州供電局，廣東 惠州 516000）

我國(guó)大部分中低壓配電網(wǎng)工程建設(shè)，都是采用小電流接地方式。然而，小電流接地系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，一旦產(chǎn)生單相永久接地問(wèn)題，將會(huì)使配電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障。因此，合理應(yīng)用單相接地故障定位技術(shù)，不僅能夠促進(jìn)電網(wǎng)設(shè)備安全運(yùn)行，提高供電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)還能減輕工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度[1]。

1 配電網(wǎng)單相接地故障造成的危害

降低配電網(wǎng)供電安全性。配電網(wǎng)如果發(fā)生單相接地故障，人員須排查故障點(diǎn)，并開(kāi)展修復(fù)工作。在此過(guò)程中，配電網(wǎng)無(wú)法為用戶(hù)提供供電服務(wù)。

減少配電網(wǎng)供電量。一旦配電網(wǎng)產(chǎn)生單相接地故障，須第一時(shí)間停運(yùn)故障路線，同時(shí)深入排查故障引發(fā)原因并進(jìn)行修復(fù)。由于這一過(guò)程操作復(fù)雜，消耗時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致故障范圍內(nèi)的配電網(wǎng)系統(tǒng)無(wú)法正常供電，從而降低供電量，不僅影響用戶(hù)正常用電，還會(huì)給供電企業(yè)造成一定經(jīng)濟(jì)損失。

2 配電網(wǎng)單相接地故障定位技術(shù)的應(yīng)用

2.1 阻抗法

阻抗法是配電網(wǎng)單相接地故障定位的常見(jiàn)方法之一，其原理如下：將配電網(wǎng)線路看做均勻傳輸線路，那么接地故障回路阻抗和電抗會(huì)和故障點(diǎn)到測(cè)量點(diǎn)的距離形成正比。通過(guò)計(jì)算配電網(wǎng)在產(chǎn)生單相接地故障時(shí)的測(cè)量點(diǎn)電阻或電抗，并將得出的結(jié)果除以配電線路的阻抗或電抗，結(jié)果是測(cè)量點(diǎn)與故障點(diǎn)之間的距離。在應(yīng)用阻抗法處理配電網(wǎng)單相接地故障時(shí)，一些學(xué)者和專(zhuān)家深入研究了最小二乘法故測(cè)量阻抗參數(shù)方法，研究表明，這種方法能有效解決阻抗參數(shù)距離保護(hù)不精確這一問(wèn)題。而采用故障分量分流阻抗法，能夠有效提高單相接地故障測(cè)距準(zhǔn)確性。但是這種方法在實(shí)際應(yīng)用中也存在一定缺陷，即容易受到配電網(wǎng)路徑抗組、電源參數(shù)等方面的影響，導(dǎo)致故障定位時(shí)產(chǎn)生偽故障點(diǎn)。

2.2 行波法

行波法是建立在行波理論基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。在配電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，一旦線路受各種因素影響發(fā)生擾動(dòng)，那么產(chǎn)生的電氣量會(huì)通過(guò)行波傳入配電網(wǎng)系統(tǒng)其他部分。因此，在配電網(wǎng)產(chǎn)生單相接地故障問(wèn)題時(shí)，可以通過(guò)行波信號(hào)測(cè)量故障距離。其原理主要是通過(guò)計(jì)算故障產(chǎn)生行波在母線和故障點(diǎn)之間來(lái)回時(shí)間，最后得出故障距離。可以將行波法分為三種，具體如下：第一，準(zhǔn)確測(cè)量行波從測(cè)量點(diǎn)到故障點(diǎn)的往返時(shí)間，從而確定故障點(diǎn)位置。第二，通過(guò)故障行波傳播到線路兩端時(shí)間和通信方式，對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行確定。第三，在以上兩種方法不適用的情況下，結(jié)合裝置發(fā)射的脈沖信號(hào)在裝置和故障點(diǎn)之間的往返時(shí)間，確定故障位置。由于我國(guó)大部分中低壓配電網(wǎng)工程建設(shè)，都是采用小電流接地方式。所以故障點(diǎn)行波相對(duì)較弱，需要通過(guò)注入行波方式解決這一問(wèn)題[4]。然而，由于配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，所以檢測(cè)難度較大。

2.3 “S”信號(hào)注入法

這種方法的應(yīng)用原理是，采用母線TV 將信號(hào)電流注到入故障相中，保證信號(hào)頻率在n次諧波和n+1次諧波范圍內(nèi)。在此基礎(chǔ)上，采用電流信號(hào)探測(cè)器對(duì)配電網(wǎng)線路進(jìn)行排查，從而找到故障點(diǎn)。這種方式相對(duì)于以上兩種方式而言，操作簡(jiǎn)便、技術(shù)先進(jìn)，并且在應(yīng)用過(guò)程中使用的設(shè)備較少，能夠在一定程度上減少成本支出，并且不會(huì)受到消弧線圈的干擾。若配電網(wǎng)中沒(méi)有安裝零序互感器也能夠采用這種方式對(duì)接地故障進(jìn)行定位[5]。然而，這種方法在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中也存在一定局限性，即在諧波作用下，配電線路上電容的容抗會(huì)不斷縮小，導(dǎo)致注入的信號(hào)電流產(chǎn)生分流現(xiàn)象，影響定位準(zhǔn)確性。

2.4 交直流注入法

采用這種方式對(duì)接地故障進(jìn)行定位時(shí)，注入的信號(hào)容易受到配電網(wǎng)線路分布形式以及過(guò)渡電阻的影響。并且注入信號(hào)頻率與故障定位準(zhǔn)確性成反比，這種方法對(duì)電阻長(zhǎng)度積作出了定義，并將其作為交流、直流方法選擇的主要依據(jù)。電阻長(zhǎng)度積是配電網(wǎng)過(guò)渡電阻和線路的長(zhǎng)度乘積。如果電阻長(zhǎng)度積較小，可以注入60 Hz 交流信號(hào)，如果較大，要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行分析，確定注入的交流信號(hào)[6]。