10 kV配電線路單相接地故障研究

摘 要：我國中低壓電網，中性點接地有非有效和有效接地兩種，10 kV配電網的接地方式通常為中性點非有效接地方式，也稱為小電流接地系統，因此，也是小電流故障。電力系統的中性點接地方式是一個綜合性的技術問題，在10 kV配電網系統中，發生率最高的故障就是小流故障，即單相接地故障。所以，當系統出現此故障后，應該立即能夠找出故障線路，確定故障點，從而設法消除故障，在進行必要的負荷轉移后，將接地設備從系統中切除。本論文重點研究配電網單相接地故障自動定位問題。

關鍵詞：10 kV配電網 單相接地 故障自動定位

中圖分類號：TM72 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）11（b）-0093-01

人類已經步入21世紀，我們當前面臨的最大挑戰是如何實現經濟和社會的可持續發展，而社會實現可持續發展的必要條件之一就是保證優質可靠的電力供應。電力系統由發電、輸電和配電三大部分組成。配電系統作為電力系統直接面向終端用戶的最后一個環節，它的完善性與廣大用戶的用電質量和可靠性有著密切的聯系，因此配電網絡在電力系統中占有重要的地位。然而，隨著電力系統規模的擴大，小電流接地系統的增多，因此，單相接地故障發生率的不斷增加，且由于配電網本身結構的復雜性，使得單相接地故障的定位難度加大。所以，對10 kV配電線路單相接地故障研究在保障電網可靠性方面有重要意義。

1 單相接地故障的危害及檢測

單相接地故障產生的原因及危害有：由于單相接地故障發生，接地電壓升高，系統中的設備絕緣薄弱點則可能會擊穿。在絕緣擊穿的初始階段，由于故障點電流很小，故障點有可能在接地過零時自動熄弧。熄弧后可能會產生間歇電弧，從而引起過電壓，損壞設備，對系統造成嚴重的危害。

中壓配電網中性點不接地方式是指系統中心點與地之間沒有任何形式的連接，而實際系統的三相與大地之間存在著分布電容。對其檢測采用的原理一般為：工頻量法，它主要是根據配網正常運行時不存在零序通路。此方法可靠性不高，因為，當過渡電阻較大，零序電流很小時，零序變化量更小。其方法為通過觀察線路零序電流的變化量來判斷故障與非故障線路，從而選出接地故障線路。另一種方法為暫態量法：在相電壓接近于最大值的瞬間點一般是單相接地故障發生的高發時刻，接地產生了高頻振蕩電壓，使得回路中電流突升，從而，電流峰值增大很多倍。此外，還有，能量選線法，實際應用不多。零序導納法，需要信息處理技術作支持。注入信號法，故障信號的差異性不明顯，因此應用也不廣泛。故障測距法和戶外探測法，主要用于分支較少線路。

2 10 kV配電線路單相接地故障定位方法

由于當前社會各方面對供電質量要求的與日俱增，單相接地故障定位則更加突出。10 kV配電網一般采用單電源輻射性供電，配電線路分支較多，覆蓋區域廣泛、環境惡劣，所以很難判斷故障點來自于所需的分支節點。故障定位方法有，數值計算定位法；監測定位法。應解決的問題是如何減少人力消耗，在現有的測量點上，準確定位故障區段；減少或者消除接地過渡阻抗、負荷電流、負載等因素的影響；在多分支線路結構中準確定位，來保證配電網運行的可靠性，安全性，減少經濟損失。

配電網節點上有2～3條分支線路，要完全解決配電網中出現的問題是很困難的事情。同樣的道理，當配電網絡中某條線路發生故障時，要迅速準確的找出故障分支及故障點，也具有很大挑戰性。定位選線方法：利用故障穩態特征分量，通過比較各出線負序電流的大小和方向，就可以完成故障選線。故障相暫態特征分量法，利用暫態零序電流特征分量的幅值包絡線高于非故障線路的幅值包絡線這一特征，S信號注入法，根據電壓互感器副邊感應信號電流只存在于故障線路中，并根據信號電流探測器用對注入電流進行尋跡。

當設備發現有故障后，故障點可以在轉移負荷后，斷開開關，隔離故障，并把故障設備各側刀閘拉開，匯報上級，對故障設備進行檢修。故障點在母線上無法隔離的，如果母線上產生故障，則無法隔離，只能停電檢修。

對于結構復雜，分支很多的10 kV配電網，其線路故障定位的關鍵問題：如何能在規定的時間內做出正確的故障區域判斷。查找接地故障時應注意，檢查站內設備時，應穿絕緣靴，接觸設備外殼，構架及操作時，應戴絕緣手套。當接地運行期時，應嚴密監視該設備的運行狀況，防止其發熱嚴重而燒壞，時刻注意保險熔斷與弧線圈的狀況，防治故障發生，當有故障時，應嚴格按照處理故障的準則實施，先將變壓器停電，再拉開線圈刀閘。具體定位過程分為兩個部分，第一部分為確定故障距離，二是判斷故障區段，根據每個頻帶上的波能量的變化值來判斷是否產生故障，從而確定故障段。

3 結語

配電網是電力系統直接聯系用戶的最后一個供電的環節，它是發電系統與用戶的連接通道，為了能較好地滿足人民的生產生活用電需求，電力系統的可靠性水準應提升到更高的層次上，為減少網絡故障，特別是單相接地故障，減少停電時間。因此如何在配電網發生單相接地故障后及時準確地找到故障發生的位置，研究配電網單相接地故障的定位方法具有實際意義。小電流接地系統單相接地故障選線和定位技術能夠提高供電可靠性、提高供電部門和用戶的經濟效益、維護電網設備，具有重要的意義。

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