10kV配電網單相接地故障檢測分析

【摘 要】本文著重對10kV 配電網現有單相接地檢測方法進行了分析。

【關鍵詞】10kV 配電網；施工技術；措施

10kV配電網的分布量多、面廣，中性點接地方式的選擇對電網供電可靠性及安全運行至關重要。10kV城市配電網是整個電網中規模最大、涉及面積最廣的部分，10kV配電網已成為電力系統供電能力、電能質量及供電可靠性等重要指標的最終體現。隨著配電網建設的逐步升級和加強，其結構日趨成熟，但也愈加龐大復雜，電網不可避免地會受到故障的影響，而導致停電，影響社會生活生產，甚至可導致危害國家安全的重大事故。據統計，電力系統中有80% 的故障來源于配電網，可見對配電網故障分析研究是十分有意義的。

1.現有單相接地檢測方法

目前，電力系統中投運的接地檢測方法，主要有群體比幅比相法、五次諧波法、有功法、小波法等。

1.1群體比幅比相法

群體比幅比相法，是最早被提出的選線方法，它的基本原理：是在中性點接地系統中，故障線路零序電流的大小，等于所有非故障線路的零序電流之和，方向與非故障線路的零序電流方向相反，依據這個特點，可檢測故障線路。群體比幅比相法是目前應用最為廣泛的一種方法，在不接地系統中，這種方法應用效果較好，但是在消弧線圈接地系統中，由于消弧線圈的補償作用，選線則會失效。

1.2五次諧波法

電力系統由于變壓器、線路設備的非線性影響，線路電流中存在著諧波量，其中五次諧波含量最大，發生單相接地故障時，諧波分量還會有一定程度的增加。對于中性點經消弧線圈接地的系統，消弧線圈對五次諧波所呈現的感抗是基波的5倍，而線路分布電容對五次諧波所呈現的容抗，卻是基波的1/5，此消弧線圈基本上不能補償五次諧波的電容電流。所以在消弧線圈接地系中，對于五次諧波分量，依然可以近似地看成故障線路的電流大小等于所有非障線路的電流之和，方向與非故障線路的電流方向相反。五次諧波法解決了中性點經消弧線圈系統的故障選線問題，它的一個不足是故障電流中五次諧波含量僅占基波的10%左右，在經過渡電阻接地的情況下，數值就會更小，易造成誤判。

1.3有功法

有功法的原理是由于線路、消弧線圈都存在對地電導，所以故障電流中有有功分量，且故障線路的有功分量，比非故障線路大，而方向相反，據此檢測故障線路。有功法的缺點，是故障電流中有功分量也很小，易受零序電流過濾器中不平衡電流等因素的影響。

1.4小波法

小波方法是上世紀90年代后期發展起來的一種新的選線方法。小波方法的理依據是：由于電網中絕緣被擊穿而引起的接地故障，經常發生在相電壓接近最大值的瞬間。因此，可以將故障后的暫態容性電流，看成是以下兩個電流之和，其一是由于故障相電壓突然降低而引起的放電電容電流，它通過母線及其他故障線路流向故障點，放電電流衰減很快，其振蕩頻率主要取決于線路參數、故障點的位置以及過渡電容的大小，通常高達數千Hz，其二是由于非故障電壓突然升高，而引起的充電電容電流，它要通過電源或變壓器形成回路，由于整個回路的電感比較大，因此充電電流衰減得較慢，振蕩頻率也比較低。由此可見，由于線路分布電容的充放電，在各條線路中引起高頻振蕩，振蕩頻率與線路的RLC 參數密切相關，而與系統的消弧線圈補償關系不大。故障線路中暫態電流的大小和頻率，主要取決于本線路的參數，故障線路中暫態電流則是其他各線路電流之和；在變化方向上，非故障線路暫態電流與故障線路暫態電流的變化相反。依據這兩點，就可以作為故障線路判斷的標準。暫態電流的大小，取決于接地瞬間故障相電壓的瞬時值，其衰減主要由接地電阻決定。

小波法的缺點是暫態過程持續時間較短，而且無法重現，在一般情況下，一周波之后就衰減到很小的值，因此必須能夠

捕獲暫態信息并做出正確判斷。

2.中性點不接地系統單相接地故障檢測法

當發生單相接地時，有以下特點：

（1）電壓保持對稱。

（2）各相對地電壓發生變化，電壓最高相的下一相為接地相。

（3）非接地線路首端的零序電流，其數值等于該線路的對地電容電流，電容性的無功功率方向由母線指向線路。

（4）接地線路首端零序電流，等于所有非接地相線路零序電流之和，電容性無功功率的方向由線路指向母線。所以，只需根據基波零序電壓、電流夾角，就能確定故障是發生在電源側還是線路側。

當故障發生在F1處時，故障在負荷開關S1后面，故障檢測裝置檢測到零序電流是流向電源側，故障F1發生在S2的前面，故障檢測裝置檢測到的零序電流是流向線路側的。所以，故障段的兩端的裝置所檢測到的零序電流的方向是不一樣的，由此可以確定故障段。

3.結束語

配電網直接關系到工農業生產和人民的生活用電，因此，必須對配電網絡的故障認真分析及仔細研究，下大力氣進行整改和加強管理，才能保證電網安全，創造較高的經濟效益。

【參考文獻】

[1]Q/CSG10012-2005，中國南方電網城市配電網技術導則[S].

[2]朱曉琛，楊成鋼.配電網故障及其控制措施研究[J].長沙電力學院學報，2004，19（2）：34-35.