對10kV配電線路接地斷線故障的監測分析

劉青

摘 要 在城市電網10kV配電線路中，單相接地、斷線是較為常見的故障，而此類故障的發生，往往直接對供電企業的經濟和社會效益造成不良影響。筆者從主網監控員的視角出發，分析了如何利用IES600監控系統來預判此類故障，以及相應的改進措施。

關鍵詞 配電線路；接地；斷線；監測手段

中圖分類號 TM7 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）11-0065-01

10kV配電線路是電力網與用戶相連的重要環節。配電網點多線長面廣，運行環境較為復雜，在實際運行中，10kV配電線路的單相接地、斷線故障占到了故障總數的70%以上。特別是斷線（非接地）故障的發生，故障特征不明顯，基本上靠用戶的反饋信息來處理，直接對供電企業的經濟效益和社會效益造成不良影響。

目前，公司的配電自動化系統正在有序建設中，在其充分發揮效益之前，如何加強主網監控系統對10kV配電線路的監測來彌補這一短板，顯得尤為重要。

1 10kV配電線路接地、斷線故障的辨識

孝感電網的10kV系統和配電網均屬于小電流接地系統，有中性點不接地和經消弧線圈接地兩種方式。

1.1 中性點不接地系統單相接地故障

金屬性接地：10kV線路正常運行時，Ua、Ub、Uc三相電壓基本平衡，3U0為0。當一相發生金屬性接地時，較常見的如斷線直接接地、絕緣子擊穿等，故障相電壓降為0，非故障相電壓升高√3倍，線電壓仍然對稱。

非金屬性接地（高阻接地）：導線與地之間不是完全連接，而是有較高的電阻存在，較常見的如斷線高阻接地、樹障引起的接地等，其接地電阻變化范圍大，故障狀態較復雜，一般來說，故障相對地電壓下降，但不為0，非故障相電壓升高，但未達到√3倍，線電壓仍然對稱。

需要注意的是，故障相電壓并不一定總是最低的，有時可能會高于非故障相，需結合中性點位移電壓的取值范圍來確定，以正相序為基準，對地電壓最高的下一相為故障相。

1.2 中性點經消弧線圈接地系統單相接地故障

經消弧線圈接地后，接地相電容電流大小和分布與不接消弧線圈時相同，都是在接地點要流過全系統的對地電容電流，不同之處是在接地點又增加了一個電感分量的電流，此電流和原系統中的電容電流相抵消，可以減少流經故障點的電流。在實際運行中，一般都是采用過補償的運行方式，補償后的殘余電流是感性，采用這種方法不可能發生串聯諧振過壓問題，因此得到廣泛的應用。經消弧線圈接地系統發生單相接地時，以正相序為基準，對地電壓最高的前一相為故障相，與中性點不接地系統相反。

1.3 中性點不接地系統單相斷線（非接地）故障

10kV線路正常運行時，三相電流數值差別不大，是基本平衡的。當發生單相斷線故障時（斷口懸空，斷點兩端均不接地），如跳線斷線，開關電器一相接觸不良等，三相平衡被打破：故障相電流降為0，非故障相電流降低至√3/2倍相電流，降低幅度還與故障點的距離有關。同時，還可通過電壓的變化來輔助判斷，電壓的變化則與多種因素有關。

當一相靠近電源側斷線，由于故障相的對地電容減小，系統中性點出現位移電壓，故障相對地電壓則升高為不高于3/2倍相電壓，非故障兩相電壓降低且相等，不低于√3/2倍相電壓，線電壓對稱，不影響對非故障線路負荷的供電。但通常變電站10kV母線上都有數條出線，斷線線路占系統總電容的比例不大，因而系統中性點位移電壓變化不大，故障相對地電壓只是略有升高，非故障兩相電壓略有降低，3U0的變化不明顯，不足以達到告警值，這種情況，極易被監控員忽視。當靠近負荷側斷線時，故障相對地電壓降低，不高于1/2倍相電壓，非故障兩相電壓降低且相等，不低于√3/2倍相電壓，線電壓不再對稱，影響對故障線路負荷的正常供電。

1.4 中性點經消弧線圈接地系統單相斷線（非接地）故障

與中性點不接地系統的單相斷線故障比較而言，對于經消弧線圈接地系統，斷線故障相對地電壓會降低，但是不會降為0，非故障兩相對地電壓升高且相等，不高于線電壓。此現象極易與單相接地混淆，使監控員對故障造成誤判，所以，要重點分析三相電流的變化來加以判斷。

2 10kV配電線路接地、斷線故障的主站監測現狀及改進措施

2.1 監測工作現狀

在監控主站端，10kV母線間隔關鍵遙測值有Ua、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca、3U0，10kV線路間隔關鍵遙測值有P、Q、Ia、Ib、Ic。發生接地故障時，大多數變電站有接地相關的遙信信息報出，另外，為便于監控員快速識別接地故障，在IES600系統的監控監視頁面，還增設了“全網小電流接地系統相電壓、3U0監視表”，將每一個相電壓和3U0都設置了告警閾值，一旦越限，相應數值就會改變顏色，使得監控員一目了然，能在最短時間內發現并處置接地故障，通過兩年多的運行實踐，效果良好。

而斷線（非接地）故障，監控員只有通過定期巡視（一般情況為每2小時一次）每條10kV線路的遙測值是否正常來判斷，很多情況下，受故障條件的影響，電流、電壓的變化幅度不大，故障特征不明顯，給故障辨識增加了難度。再加上目前，監控范圍覆蓋全網110kV及以上的70多座變電站，工作量較大，涉及城區配電網的10kV線路就有169條，假設平均每進入一條線路的分畫面巡視需要20秒鐘，僅僅巡視10kV配電線路就需要將近1個小時，且監控班長期人員不足，監控員無法保證對每一條10kV線路遙測值都有充分的巡視分析頻次。所以，在現有的監測手段下，我們無法保證能百分之百及時、可靠地判斷出10kV線路斷線（非接地）的異常情況來。

2.2 改進措施

加強對監控員的相關技能培訓，不斷提高其對各種故障的快速辨識能力。

聯合自動化運維、繼電保護專業共同研討、計算，在IES600系統的監控監視頁面，增設一個“全網10kV配電線路電流監視表”，反映出每一條線路的三相電流值，以及各相差值的百分比，并將相電流以及差值百分比設置告警閾值，一旦越限，則改變字體顏色，讓監控員能夠一目了然，提高監測效率。

具體效果，則要通過實際運行工作來檢驗。

參考文獻

[1]宗劍，李冠一，等.配電網單相接地和斷線故障選線定位方法[J].工礦自動化，2006（4）：35-37.

[2]黃濤，陳禾.中性點不接地系統高阻接地故障的特點及判別[J].廣東電力，2008，21（10）：32-34.