10kV配電線路的接地故障及快速定位方法研究

孫加利

摘要：由于10kV配電網(wǎng)應(yīng)用廣泛，線路接地故障的概率呈上升趨勢(shì)，如何快速定位10kV配電線路的接地故障成為一個(gè)重要方面。10kV配電線路存在的暫態(tài)和永久性接地故障，以及如何通過(guò)人工檢查、信號(hào)注入、阻抗、行波和在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)快速定位配電線路接地故障，以保證配電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：10kV配電線路;接地故障;快速定位

110千伏配電線路接地故障主要內(nèi)容

1.1瞬態(tài)故障

在10kV配電線路中，接地故障產(chǎn)生的電流相對(duì)較小，因此暫態(tài)故障是一種常見(jiàn)的類(lèi)型，這種故障對(duì)配電網(wǎng)的影響很小。但如果暫停故障存在1小時(shí)以上，電壓會(huì)升高，故障地電壓會(huì)持續(xù)升高，也會(huì)降低非故障點(diǎn)的絕緣性能，從而造成短路問(wèn)題。暫態(tài)故障的原因主要來(lái)自環(huán)境的影響。比如10kV配電網(wǎng)架空線路長(zhǎng)期裸露，容易受到惡劣自然環(huán)境的影響，導(dǎo)致線路損壞、斷線等問(wèn)題，或者人為干擾和破壞導(dǎo)致的接地故障[1]。

1.2永久性故障

永久性故障的影響非常嚴(yán)重，不僅會(huì)干擾線路和設(shè)備的正常運(yùn)行，而且會(huì)大大降低配電網(wǎng)的穩(wěn)定性。這時(shí)候要想解決這個(gè)問(wèn)題，就必須更換線路和設(shè)備。造成這種故障的原因有很多，如電力設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行后，在設(shè)備質(zhì)量和機(jī)械性能方面不能保持應(yīng)有的能力，或者配電網(wǎng)中的絕緣設(shè)備在發(fā)生故障時(shí)也會(huì)引起故障。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)線路時(shí)，沒(méi)有詳細(xì)考慮線路和負(fù)荷，導(dǎo)致配電線路長(zhǎng)期高負(fù)荷，大大縮短了線路的生命周期，埋下了永久性故障的隱患。

210千伏配電線路快速接地故障定位方法的相關(guān)內(nèi)容

2.1人工檢查方法

手動(dòng)巡視法是10kV配電線路接地故障定位最基本的方法，通常采用手動(dòng)巡視法，沒(méi)有任何其他輔助手段和工具。主要內(nèi)容如下：工作人員利用特定的故障指示器巡視配電線路的溫度等指標(biāo)，找出接地故障的具體位置。這種方法投資成本低，但檢查的整體工作需要很長(zhǎng)時(shí)間，因?yàn)楣收现甘酒鞯仍O(shè)備很難在故障檢測(cè)的準(zhǔn)確性上提供有效的保證，而且10kV配電線路故障產(chǎn)生的電流相對(duì)較小，大多數(shù)情況下無(wú)法準(zhǔn)確檢測(cè)和捕捉。同時(shí)，10kV配電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，配電線路的覆蓋范圍和長(zhǎng)度也將增加。接地故障問(wèn)題的頻率更高。要想通過(guò)人工檢驗(yàn)解決這個(gè)問(wèn)題，必須增加成本投入。然而，人工檢查的低效性總是非常突出，因此這種方法不能適應(yīng)快速的發(fā)展步伐。

2.2信號(hào)注入方法

信號(hào)注入法是在發(fā)生接地故障時(shí)，通過(guò)向10kV配電線路注入特定信號(hào)來(lái)快速定位故障點(diǎn)的方法。其主要工作原理是在變電站母線的電壓互感線路端連接相應(yīng)的耦合設(shè)備，向其中注入規(guī)定的255Hz電流信號(hào)，對(duì)已經(jīng)注入信號(hào)的線路進(jìn)行檢測(cè)判斷，即根據(jù)電流本身的特性和電流方向進(jìn)行選線。如果電流在流動(dòng)過(guò)程中消失，可以確定該點(diǎn)為接地故障點(diǎn)。此時(shí)，通過(guò)工作人員沿線的檢測(cè)，可以快速找到具體的故障位置。這種方法對(duì)工作人員的專(zhuān)業(yè)能力要求相對(duì)較低，只需要知道原理就可以進(jìn)行相應(yīng)的工作，檢測(cè)準(zhǔn)確率也比較高。但由于10kV配電線路間電流小，暫態(tài)故障發(fā)生頻率相對(duì)較高，信號(hào)注入法檢測(cè)能力相對(duì)較低，甚至在很多情況下無(wú)法識(shí)別此類(lèi)故障。而且在線路電阻較高的情況下，信號(hào)注入法的間歇特性會(huì)變得非常明顯，檢測(cè)結(jié)果的可靠性很難得到保證。同時(shí)，大面積的配電線路接地故障定位需要大量的設(shè)備，所以這種方法的投資也很高[2]。

2.3阻抗法

當(dāng)10kV配電線路發(fā)生接地故障時(shí)，線路的零序電流和有功功率會(huì)不斷增加。因此，根據(jù)這一特點(diǎn)，可以采用阻抗法快速定位故障點(diǎn)。主要原理是利用故障線路的零序電流和有功功率來(lái)選線，并在消弧線圈二次側(cè)增加電阻。根據(jù)電流和電壓的變換關(guān)系，可以得到電流故障線路的阻抗，結(jié)合線路的相關(guān)參數(shù)和數(shù)據(jù)，可以確定接地故障的具體位置。阻抗法成本相對(duì)較低，涉及的相關(guān)技術(shù)內(nèi)容相對(duì)較少。但是這個(gè)特點(diǎn)使得定位的精度難以保證，也很難檢測(cè)到瞬態(tài)故障。如果接地故障點(diǎn)電流過(guò)大，會(huì)影響滅弧。另一方面，為了確保能夠有效地控制電阻并提高安全性，有必要為中間電阻配備相應(yīng)的開(kāi)關(guān)裝置。

2.4在線監(jiān)控系統(tǒng)

上述配電線路接地故障定位方法相對(duì)簡(jiǎn)單，適應(yīng)性相對(duì)較差，也很難實(shí)時(shí)檢測(cè)出接地故障。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用可以從根本上解決這些問(wèn)題，大大縮短線路接地故障的定位和維護(hù)時(shí)間，進(jìn)一步提高定位精度。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在安裝和應(yīng)用中具有不同的功能和特點(diǎn)。例如，為了準(zhǔn)確定位配電線路的接地故障點(diǎn)，需要在變電站出口端的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中安裝特定的部件或裝置，以便在第一時(shí)間掌握線路的整體情況。如果要判斷故障的來(lái)源，必須在用戶端安裝系統(tǒng)的定位檢測(cè)裝置，使其與電力用戶保持最直接有效的距離，然后在發(fā)生接地故障時(shí)就可以定位根本原因，從而提高定位精度?；蛘咴诰€路系統(tǒng)各支路安裝故障定位裝置，可以最快的速度定位線路中的接地故障點(diǎn)，從而在最短的時(shí)間內(nèi)解決故障問(wèn)題，避免線路長(zhǎng)期故障造成更嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失[3]。雖然這種方法有很多優(yōu)點(diǎn)，但必須投入大量的采購(gòu)和安裝費(fèi)用才能應(yīng)用。同時(shí)，為了保證檢測(cè)結(jié)果的實(shí)時(shí)性和有效性，需要專(zhuān)門(mén)的人員。

3結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，為了保證10kV配電網(wǎng)的正常運(yùn)行，需要明確了解10kV配電線路存在的暫態(tài)和永久性接地故障，然后在配電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中根據(jù)實(shí)際規(guī)模選擇使用人工檢查法、信號(hào)注入法、阻抗法、行波法、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等方法，從而有效實(shí)現(xiàn)配電線路接地故障的快速定位，為配電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]王勝.配電網(wǎng)故障快速定位及快速搶修處理策略研究[D].北京：華北電力大學(xué)（北京），2016.

[2]郭傳亮.配電線路故障定位技術(shù)及其在l0kV電網(wǎng)中的運(yùn)用初探[J].電子世界，2019（3）：168，170.

[3]張聞.l0kV配電線路接地故障快速定位方法的探討[J].電工技術(shù)，2018（03）：94-95+97.