配電網(wǎng)故障指示器單相接地故障分析

陳柯豪，梁仕斌，田慶生，沈國富

(1.云南電網(wǎng)公司昆明供電局，昆明 650000;2.云南電網(wǎng)有限責任公司電力科學研究院，昆明 650217)

0 前言

云南省大部分地區(qū)處于高原山區(qū)，雷雨大風天氣較多，而配電網(wǎng)絡中單回線路供電半徑大、分支點多，接線錯綜復雜，客戶種類眾多，導致接地或短路故障頻發(fā)。目前，查找配電網(wǎng)故障點主要根據(jù)繼電保護裝置和小電流接地選線裝置的動作情況來確定故障線路，對于單相接地故障，小電流接地選線裝置的效果并不理想，往往采用逐條線路拉閘停電的方法來在選出故障線路，再到現(xiàn)場沿線查找故障位置，這種方法消耗了大量的人力、物力，效率非常低下;無時限電流速斷保護(Ⅰ段)只能保護線路全長的80 %－85 %，帶時限電流速斷保護(Ⅱ段)能保護線路全長，定時限過電流保護(Ⅲ段)保護線路全長并且延伸相鄰線路下一段。電流保護動作出口后，根據(jù)繼電保護裝置動作的種類，可以間接的測算出故障的大致范圍，但是也不能更加精準定位。

批量安裝故障指示器是一種實用的配電網(wǎng)故障在線監(jiān)測及定位系統(tǒng)的自動化方案，它能夠?qū)崟r監(jiān)測線路(或設備)的運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)非正常運行狀態(tài)，在本地和遠程指示、報警，并自動定位故障點(故障區(qū)段)。

1 設備應用現(xiàn)狀

配電網(wǎng)故障指示器存在一些不足:

1)硬件的功能和性能要求不全面;

2)通信標準不規(guī)范;

3)動作正確率不高;

4)缺乏統(tǒng)一的檢測檢驗方法。

以上問題使得該產(chǎn)品對故障的判斷定位準確率不高，嚴重影響了系統(tǒng)的有效利用。需要對入網(wǎng)的故障指示器進行試驗檢測，為電網(wǎng)企業(yè)的投資決策提供技術依據(jù)。

2 確定測試對象

早期的故障指示器檢測單相接地故障的方法有:零序電流法、電容電流法、首半波法、5 次諧波法等。這些檢測原理都依賴發(fā)生故障前后配電網(wǎng)絡參數(shù)變化，適用范圍有一定的局限性，這些檢測原理的指示器并未在實際中得到有效應用。投入實際生產(chǎn)應用的故障指示器檢測方法主要為暫態(tài)綜合判據(jù)法和信號源注入法。

“暫態(tài)法”檢測接地(在配電線路發(fā)生單相接地的瞬間，線路對地分布電容上的電荷通過接地點放電，會形成一個明顯的暫態(tài)電流、電壓，理論上可以通過捕捉這一瞬時信號，實現(xiàn)故障定位)，只是檢測接地用電容放電的“瞬時信號”無源法存在一定的限制和死區(qū)，從原理上講其檢測準確率無法達到100%，只適用于金屬性接地，適用范圍有限。

圖1 信號源故障指示示意圖

圖2 特征信號波形示意圖

相比較而言，“信號源注入法”人為放大了接地的特征信號，使得指示器本體捕捉和檢測變得簡單可靠，檢測準確率是最好的。

3 現(xiàn)場試驗方案

3.1 試驗地點的選取

試驗選取某110 kV 變電站10 kV 沿江線作為測試線路，線路為單電源輻射結(jié)構(gòu)，10 kV 有兩段母線，每段母線上均有一臺消弧線圈?？紤]試驗點的因素:

1)試驗點一在主線上，距離變電站出線較近，故障電流和負荷電流較大;

2)試驗點二在支線上，距離變電站出線較遠，故障電流小，負荷電流一般;

3)試驗點三在另一支線上，距離變電站出線較遠，故障電流小，負荷電流小。

在10 kV 沿江線三個試驗點處通過試驗隔離開關和10 kV 線路真空柱上斷路器與相應大功率電阻器的接地樁相連，并在測試點前后裝設故障指示器，通過提前對110 kV 城南變電站10 kVⅡ段母線#2 消弧線圈投入或切除的調(diào)整，從110 kV城南變電站10 kV 沿江線066 斷路器送電，提供消弧線圈投/切情況下的10 kV 配電線路人工單相接試驗的測試條件，試驗期間安全和技術應到位。

3.2 設備的安裝

被測設備:分別在三個故障點位置前后各安裝一組，總共六組。每組指示器配有一個通信終端安裝在附近桿塔上，主站系統(tǒng)在遠方接收信號并定位故障。試驗設備通過帶電作業(yè)方式配合完成線路ABC 三相到試驗隔離開關、斷路器(包括與控制箱的連接)等的連接工作，見圖3。

圖3 現(xiàn)場一次接線示意

3.3 試驗過程

消弧線圈退出情況下，分別在故障點1、2、3 處人為設置10 s 的單相接地故障，接地過渡電阻在0 Ω、50 Ω、100 Ω、200 Ω、400 Ω、600 Ω(高阻接地)的情況下測試。故障位置點一、二、三依照下列流程圖進行試驗:

圖4 試驗流程圖

3.4 檢測結(jié)果分析

位置點一的試驗主要是在10 kV 沿江線N76－N77 號桿中間位置，由于測試過程中，兩個廠家的故障指示器均未動作，故未做動作情況統(tǒng)計。

4 結(jié)束語

以故障指示器為基礎的故障定位系統(tǒng)作為一種簡易的配電網(wǎng)自動化方案現(xiàn)場試驗方法是在真實配電線路上人為發(fā)生短路接地故障，檢測故障指示器能否準確定位故障位置，檢測結(jié)果最趨近于真實情況。通過此次試驗，能夠為配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的市場規(guī)范和推廣應用提供有力的技術支持。

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