10kV配電線路單相接地故障定位方法的研究

豐浩然

國(guó)網(wǎng)長(zhǎng)子縣供電公司

10kV配電線路單相接地故障定位方法的研究

豐浩然

國(guó)網(wǎng)長(zhǎng)子縣供電公司

隨著電力企業(yè)快速發(fā)展和人們?nèi)粘Ｓ秒娦枨蟮脑黾樱?0kV電網(wǎng)越來(lái)越多的被應(yīng)用于我國(guó)的配電系統(tǒng)中。由于在許多地區(qū)的電力供應(yīng)相對(duì)較大，配電線路分散，混亂，嚴(yán)重影響了供電的整體質(zhì)量，導(dǎo)致供電效率和線路穩(wěn)定性降低。除線路故障運(yùn)行過(guò)程中的自然因素和人為因素外，線路故障排除和維護(hù)過(guò)程的難度較大，運(yùn)維人員在線路故障檢修過(guò)程中，無(wú)論是排查效率還是檢修效率都不能保證。將故障定位技術(shù)應(yīng)用于10kV電力網(wǎng)絡(luò)，可以大大提高了質(zhì)量和效率的電力系統(tǒng)故障。

10kV電網(wǎng)；單相接地；故障定位

配電網(wǎng)將配電網(wǎng)和區(qū)域電廠按照適當(dāng)?shù)碾妷旱燃?jí)分配給所有類型的用戶，承擔(dān)任務(wù)分配的權(quán)力，是電力系統(tǒng)的重要組成部分。在我國(guó)，10kV配電網(wǎng)主要采用中性點(diǎn)接地方式，城市主要電網(wǎng)都采取此方式。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，單相接地故障占比配網(wǎng)總故障的80%以上。快速找到故障點(diǎn)，盡早恢復(fù)供電，對(duì)提高10kV配電網(wǎng)供電可靠性具有重要的作用。

1　單相接地故障的原因

1.1單相接地故障檢測(cè)

發(fā)生10kV線路單相接地故障后，相關(guān)變電站通過(guò)10kV母線絕緣監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)接地故障和接地信號(hào)，提示值班人員通過(guò)查線處理，最終確定單相接地故障相、配電線路，線路中斷，通過(guò)在線維護(hù)排除故障。

1.2單相接地故障發(fā)生的原因

在實(shí)際操作中10kV配電線路，單相接地故障有：線路絕緣子或配電設(shè)備絕緣擊穿接地；接地導(dǎo)線破損或丟失；由于天氣原因，如閃電，由地面引起的風(fēng)和雨；因?yàn)槊撀涞臉淠净驑渲υ斐山拥兀蝗嘶蜍囕v造成的接地。在實(shí)際操作中10kV配電線路，10kV配電線路原來(lái)基本上都是裸露的導(dǎo)線，由于天氣、線路設(shè)施損壞或絕緣擊穿，經(jīng)常因受到各類原因的發(fā)生而引起跳閘，10kV配電線路故障中單相接地故障率最高，故障率高達(dá)80%。

2　10kV線路單相接地故障的定位方法

2.1以往的故障定位模式

單相接地故障定位的方法通常采用10kV配電線路故障查找人員人工檢查，在故障線路進(jìn)行檢查、查找，找到故障點(diǎn)后逐漸消缺，最終解決故障。這樣的方法往往會(huì)延長(zhǎng)時(shí)間，會(huì)增加人力和物力資源的投入和消耗，并會(huì)影響用戶的正常使用電，影響供電服務(wù)的質(zhì)量。由此可見，傳統(tǒng)的單相接地故障定位方法具有一定的局限性，需要改進(jìn)和優(yōu)化。

2.2改進(jìn)后的故障定位方法

1)阻抗法。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，故障線可以通過(guò)測(cè)量電流和電壓，計(jì)算阻抗來(lái)確定故障電路。假設(shè)配電線路的均勻性，其長(zhǎng)度與阻抗成正比，根據(jù)這種關(guān)系，可以粗略計(jì)算故障點(diǎn)的位置。這種故障定位方法具有成本低、簡(jiǎn)單和安全的優(yōu)點(diǎn)，但是，它也有缺陷，很容易受到路徑阻抗、功率參數(shù)等因素的影響。常用的阻抗法是適合于應(yīng)用在線路結(jié)構(gòu)比較清晰，配電線路簡(jiǎn)單。但是，阻抗法同樣存在著一些缺點(diǎn)，即不能有效地識(shí)別出真實(shí)的故障點(diǎn)，不能及時(shí)排除偽故障點(diǎn)的排除。因此，阻抗的方法是不適合使用在配電線路分支較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般只用于單相接地故障定位的配電線路阻抗的一個(gè)額外的輔助方法，S注入法阻抗法、行波有效組合波的方法，可以有效地定位故障。

2)注入法。交流注入法的具體工作過(guò)程是將隔離的電路故障電路分離，然后輸入高電壓信號(hào)和電流控制在100 ～ 200ma。探測(cè)器沿配電線路檢查一步一步，從孤立的部分的初始位置開始慢慢結(jié)束檢查，一旦發(fā)現(xiàn)之前和之后的檢測(cè)部分信號(hào)出現(xiàn)兩倍以上的差異，可以得出結(jié)論，可能是在這個(gè)位置存在故障點(diǎn)。這種檢測(cè)方法也存在一些缺點(diǎn)和弊端，這是由于通常情況下，配電線路和地面之間存在一定距離，更長(zhǎng)的距離達(dá)到10米，期間電流也相對(duì)較小。然而，因?yàn)樗鶞y(cè)算的信號(hào)同流經(jīng)線路的信號(hào)之間成正比。這種定位檢測(cè)方法無(wú)需過(guò)高的精度，對(duì)于故障點(diǎn)附近較為明顯、強(qiáng)度較高的信號(hào)，檢測(cè)器就能將其準(zhǔn)確地檢測(cè)出，進(jìn)而科學(xué)定位故障點(diǎn)。

3)行波法。配電線路故障時(shí)，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的行波，根據(jù)花在線路上的相應(yīng)設(shè)備和故障點(diǎn)實(shí)際來(lái)回距離的往返時(shí)間，或由相應(yīng)的故障距離測(cè)量線兩側(cè)行波到達(dá)時(shí)間差異分析，可以確認(rèn)故障點(diǎn)。行波法測(cè)距的可靠性和精度在理論上不受線路類型、故障電阻及兩側(cè)系統(tǒng)的影響,但在實(shí)際中則受到許多工程因素的制約。

4)故障在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在10kV 電網(wǎng)中的應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)配電線路故障檢測(cè)模式。首先，將故障定位裝置安裝在變電站出線端，能夠通過(guò)對(duì)電路運(yùn)行的具體情況進(jìn)行準(zhǔn)確合理的判斷，以確定電路故障的具體位置。其次，在用戶設(shè)備附近安裝故障定位裝置，可以準(zhǔn)確地確定電路故障的原因，確定故障屬于公用線路還是用戶。最后，安裝故障定位系統(tǒng)在分線路和電纜運(yùn)維中，當(dāng)電路故障時(shí)，可以對(duì)故障線路進(jìn)行清晰的判斷，大大降低了運(yùn)維人員的工作難度，提高了線路運(yùn)維的質(zhì)量和效率。

3　加強(qiáng)10kV配電線路單相接地故障的處理

3.1要注意配電網(wǎng)設(shè)備元器件的標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化

配電網(wǎng)設(shè)備的組件的標(biāo)準(zhǔn)化和系統(tǒng)化，將使更換組件非常方便。如果更換系列設(shè)備部件和設(shè)備是不一樣的，那么它可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備部件損壞更換，維修時(shí)間將在同一時(shí)間分布的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的增加，影響其穩(wěn)定運(yùn)行的配電網(wǎng)或停電時(shí)間等。配電網(wǎng)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化、系列化零件，設(shè)備維修時(shí)間縮短，設(shè)備部件的采購(gòu)變得簡(jiǎn)化；配電網(wǎng)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的成分，但也使操作和維護(hù)設(shè)備的管理和維護(hù)更加方便人員，使維護(hù)工作更高效。

3.2滿足其經(jīng)濟(jì)性建設(shè)

配電網(wǎng)設(shè)備的更新以滿足上述條件，還應(yīng)該選擇更新投資少、能耗低、維護(hù)成本低的組件，它可以降低運(yùn)營(yíng)成本，提高供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，供電企業(yè)的利潤(rùn)增長(zhǎng)。價(jià)格因素也是一個(gè)重要因素，它關(guān)系到供電企業(yè)投資能否獲得更高的回報(bào)。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用，選擇合適的設(shè)備，以滿足最迫切的需求，通過(guò)對(duì)未來(lái)需求的升級(jí)，從而最大限度地發(fā)揮投資基金的有效利用。

10kV配電線路結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，而且有許多分支線路和節(jié)點(diǎn)，使故障的判斷必然會(huì)導(dǎo)致困難，必須加強(qiáng)對(duì)單相接地故障定位方法的研究，掌握單相接地故障定位的科學(xué)方法，提高供電質(zhì)量和配電線路的運(yùn)行水平。

[1] 徐汝俊. 10kV配電線路單相接地故障定位方法的研究[D]. 華北電力大學(xué),2011.

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