中壓配電網零序故障分析及診斷方法

周達玲

國網福建晉江市供電有限公司

中壓配電網零序故障分析及診斷方法

周達玲

國網福建晉江市供電有限公司

零序故障在中壓配網中作為一種較為常見的故障，對供電配網有著很重要的影響，為了增強中壓配網供電的有效性和可靠性，提高電力的配送質量，減少事故和經濟損失的發生，針對中壓配電網零序故障，供電單位要給予關注和重視。本文基于零序故障的分析，對智能型零序故障錄波與診斷裝置進行了相關的分析，同時說明對零序故障診斷方法，以此來有效的降低工作人員的工作強度，保證供電的質量。

中壓配電網；零故障；診斷分析

供電網的中高壓變電站通常作為供電的樞紐點，它能否安全可靠的工作在很大程度上影響著電網整體的的有效運行。針對供電安全性，怎樣減少配電網故障的發生，當故障或異常運行出現時，能否快速、精準發現事故產生原因，降低故障排查時間，確保供電的安全性已作為配電網工作的重中之重。

一、中壓配網零故障的分析

在中壓電網(即6-35kV之間)中，通常有兩大類的故障劃分：第一類故障就是中性點電壓升高，而第二類的故障就是相間電壓異常(例，相間短路)。

(一)中性點不接地故障分析

在中性點不接地電網出現單相接地的問題時，電壓的情況將會產生較為顯著的變化。在參考資料中的部分接線圖體現的是C相出現金屬性接地時的狀況，當發生接地后的故障點C相的電壓變為零，就是Udc為 0。此時，依照故障相的條件，能夠得出以下的電壓方程式，即：

UO+UC=Udc為0。這個方程式中UO作為中性點對地電壓，而UC是C相電源電壓。所以有UO= -UC。這個方程式說明，在C相產生單相接地的情況時，中性點的對地電壓就不會為零了，相反會成為-UC，所以對應A、B相的對地電壓方程式為：

UdA=UO+UA=-UC+UA=√3 UCe-j150

UdB=UO+UB=-UC+UB=√3 UCej150

由相關相量關系可知，UdA與UdB之間的夾角轉變成60度。具體而言，三個線電壓依然維持著原有對稱和大小。然而，由這組方程式能夠得知，二個非故障相即A與B的對地電壓卻提升√3倍。因為線電壓依然維持恒定，所以對于電力用戶的持續工作幾乎不會有太大影響。此外，雖然電壓相對地提升了√3倍，然而對于電力網和其他的電氣設施裝置也沒有太大的威脅，由于在中性點不接地的配電網情況下，所有設備裝置的絕緣體是根據線電壓進行設計的。然而，因為A與B電壓相對地提升了√3倍，所以此對地的電容電流隨之會提升√3倍[1]。

因為C相產生接地，它的對地電容被短接，因此C的對地電容電流會成為零。因此當通過C相接地點進入地中的電容電流(也就是接地電流)已不為零，為：

假設線路的每相對地電容都是相等，為CA=CB=CC=C。那么兩個全相的電容電流各自為：

ICA = UdA-jXc=j√3ωCUce-j150=√3ωCUce-j60

ICB = UdB-jXc=j√3ωCUcej150=√3ωCUce-j120

把ICA與ICB的值代入方程，能夠得出：

IC= -(ICA+ICB)=√3ωCUce(-j60+e-j120)= j3ωCUc。

它的絕對值是：IC= 3ωCUΥ。此式子中的UΥ是裝置相電壓；而ω是角頻率；C是相對地電容。

由上式可知，在中性點出現不接地，單相接地電流IC與正常情況下的3倍相對地電容電流是一致的。

(二)中性點經消弧線圈接地故障分析

配電系統對電容電流的限制措施，通常利用消弧線圈補償法，使用消弧線圈的感性電流來對接地電容電流進行補償。在消弧線圈接地的配電系統中，盡管工頻電容電流已由消弧線圈的感性電流進行了補償，然而對于5次諧波而言，消弧線圈的五次諧波感性電流，遠遠小于5次諧波的接地電容電流，所以針對5次諧波而言，幾乎不會將消弧線圈的影響作考慮。

二、零故障診斷方法分析

(一)裝置診斷的基本方法

零故障錄波與診斷裝置，通常利用控制屏、中央控制器、零電流的互感器和數據的分析工作站，同時有效的引入人工神經網絡將系統的全部信息集成網絡，信息的存儲反映在神經單元彼此的連接權上，應用配電系統的主動適應與自學能力將會促進故障診斷裝置擁有很強適應性。所以當電網出現故障時，基于信息不同調度端能夠根據反饋的信息的時間差，把故障信息進行3級劃分：第一級為開關動作的信息；第二級為保護動作的信息；第三級為故障錄波信息。工作人員可使用開關及其保護動作信息有效的進行故障診斷，使用故障錄波信息能夠對錄波進行詳細的分析同時對保護動作做出相關的評判。按照保護動作產生的數據結果能有效的進行保護動作信息誤動、拒動的修正，以更加精確的進行故障的診斷[2]。

(二)具體診斷方法

1.全信息故障辨識診斷

將每個零序信號進行詳細的一致性比對，從而來確定故障是不是PT、CT類故障，之后利用信號發展過程的搜索功能，把將障的整個過程，準確的分解為由單一的電網參數數據突變造成的子過程，再對這個過程做頻域分析，分析評判故障的所屬類型，再對全子過程作全時域、全頻域的搜索，繼而獲知最強特征的區域，在所在區域做電流流向試驗分析，以此來準確的判斷故障出現的區域。

2.全過程實時錄波診斷。

(1)零序故障數據特征采樣記錄。對全部的零序信號做詳細的實時采樣，而且要必須將信號最近的1500周期全部采樣的數據做仔細保存。同時對各個采樣點的數據做實時計算分析，如果有暫態產生，那么就必須將該暫態的整個過程的波形完整截取下來，做詳細的在線分析，而且把此次的錄波數據存儲到硬盤中。

(3)對消弧線圈動態特性進行分析計算。針對不同種類的消弧線圈搭建對應的數學模型，利用數學模型收集的錄波數據及其消弧線圈動態特性的相關數據指標，繼而準確分析計算消弧線圈動態特性。

(4)按照錄波數據及其現場情況診斷故障。仔細討論錄波數據及其故障原因之間的關聯性，要按照不同的故障起因搭建仿真模擬的數據模型，再對仿真錄波所得的數據與現場錄波數據做對照計算，從而獲知錄波數據與故障原因之間的關聯性。根據故障產生的原因仔細劃分故障的類別，再對不同故障類別發生的頻次做數據統計，分析與電網工作的環境的關聯。

結語

根據各個大城市的不同但有代表性的供電方式，同時依據實際情況，本文所分析的相關診斷方法是非常有效的，供電安全性有充分提高，獲得了較好的效果。零故障診斷裝置與技術能夠有效判斷故障類型和發生區域，從而很好的防止了配電事故的發生，確保了供電質量。

[1] 史永.城市中壓配電網高可靠性供電模式與應用[J]電力設備，2014(4)：83-83.

[2] 張永文.低壓配電網中斷零、缺相故障及其保護整體解決方案[J]電器與能效管理技術，2017(1)：68-72.

[3] 徐小明.影響中壓配電網供電可靠性的因素分析[J]農村電工，2011(5)：29-30.