對10kV配電線路接地斷線故障的監(jiān)測分析

劉青

摘 要 在城市電網(wǎng)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(fā)生，往往直接對供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)和社會效益造成不良影響。筆者從主網(wǎng)監(jiān)控員的視角出發(fā)，分析了如何利用IES600監(jiān)控系統(tǒng)來預(yù)判此類故障，以及相應(yīng)的改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞 配電線路；接地；斷線；監(jiān)測手段

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

10kV配電線路是電力網(wǎng)與用戶相連的重要環(huán)節(jié)。配電網(wǎng)點多線長面廣，運(yùn)行環(huán)境較為復(fù)雜，在實際運(yùn)行中，10kV配電線路的單相接地、斷線故障占到了故障總數(shù)的70%以上。特別是斷線（非接地）故障的發(fā)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(yè)的經(jīng)濟(jì)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(tǒng)正在有序建設(shè)中，在其充分發(fā)揮效益之前，如何加強(qiáng)主網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)對10kV配電線路的監(jiān)測來彌補(bǔ)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(wǎng)的10kV系統(tǒng)和配電網(wǎng)均屬于小電流接地系統(tǒng)，有中性點不接地和經(jīng)消弧線圈接地兩種方式。

1.1 中性點不接地系統(tǒng)單相接地故障

金屬性接地：10kV線路正常運(yùn)行時，Ua、Ub、Uc三相電壓基本平衡，3U0為0。當(dāng)一相發(fā)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(dǎo)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(tài)較復(fù)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(dá)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(jié)合中性點位移電壓的取值范圍來確定，以正相序為基準(zhǔn)，對地電壓最高的下一相為故障相。

1.2 中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地故障

經(jīng)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(tǒng)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(tǒng)中的電容電流相抵消，可以減少流經(jīng)故障點的電流。在實際運(yùn)行中，一般都是采用過補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)行方式，補(bǔ)償后的殘余電流是感性，采用這種方法不可能發(fā)生串聯(lián)諧振過壓問題，因此得到廣泛的應(yīng)用。經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，以正相序為基準(zhǔn)，對地電壓最高的前一相為故障相，與中性點不接地系統(tǒng)相反。

1.3 中性點不接地系統(tǒng)單相斷線（非接地）故障

10kV線路正常運(yùn)行時，三相電流數(shù)值差別不大，是基本平衡的。當(dāng)發(fā)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(guān)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(guān)。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(guān)。

當(dāng)一相靠近電源側(cè)斷線，由于故障相的對地電容減小，系統(tǒng)中性點出現(xiàn)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(fù)荷的供電。但通常變電站10kV母線上都有數(shù)條出線，斷線線路占系統(tǒng)總電容的比例不大，因而系統(tǒng)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(dá)到告警值，這種情況，極易被監(jiān)控員忽視。當(dāng)靠近負(fù)荷側(cè)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(fù)荷的正常供電。

1.4 中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)單相斷線（非接地）故障

與中性點不接地系統(tǒng)的單相斷線故障比較而言，對于經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，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(xiàn)象極易與單相接地混淆，使監(jiān)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(jiān)測現(xiàn)狀及改進(jìn)措施

2.1 監(jiān)測工作現(xiàn)狀

在監(jiān)控主站端，10kV母線間隔關(guān)鍵遙測值有Ua、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca、3U0，10kV線路間隔關(guān)鍵遙測值有P、Q、Ia、Ib、Ic。發(fā)生接地故障時，大多數(shù)變電站有接地相關(guān)的遙信信息報出，另外，為便于監(jiān)控員快速識別接地故障，在IES600系統(tǒng)的監(jiān)控監(jiān)視頁面，還增設(shè)了“全網(wǎng)小電流接地系統(tǒng)相電壓、3U0監(jiān)視表”，將每一個相電壓和3U0都設(shè)置了告警閾值，一旦越限，相應(yīng)數(shù)值就會改變顏色，使得監(jiān)控員一目了然，能在最短時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)并處置接地故障，通過兩年多的運(yùn)行實踐，效果良好。

而斷線（非接地）故障，監(jiān)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(jiān)控范圍覆蓋全網(wǎng)110kV及以上的70多座變電站，工作量較大，涉及城區(qū)配電網(wǎng)的10kV線路就有169條，假設(shè)平均每進(jìn)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(jiān)控班長期人員不足，監(jiān)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(xiàn)有的監(jiān)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(jìn)措施

加強(qiáng)對監(jiān)控員的相關(guān)技能培訓(xùn)，不斷提高其對各種故障的快速辨識能力。

聯(lián)合自動化運(yùn)維、繼電保護(hù)專業(yè)共同研討、計算，在IES600系統(tǒng)的監(jiān)控監(jiān)視頁面，增設(shè)一個“全網(wǎng)10kV配電線路電流監(jiān)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(shè)置告警閾值，一旦越限，則改變字體顏色，讓監(jiān)控員能夠一目了然，提高監(jiān)測效率。

具體效果，則要通過實際運(yùn)行工作來檢驗。

參考文獻(xiàn)

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