山區配電線路單相接地故障問題處理中故障定位系統的運用實踐及意義探尋

張努努

摘 要：簡要介紹了我國山區配電線路中小電流接地系統單相接地故障定位方面的內容，并闡述了其實踐意義，分析了定位方式的優勢和劣勢，用科學的手段定位故障位置，盡可能快地尋找故障位置。建立一個準確、高速的定位系統能夠最大程度地縮小和控制停電范圍，縮短停電時間，減少因為線路故障而造成的經濟損失。

關鍵詞：山區配電線；單相接地；定位系統；故障

中圖分類號：TM755 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.24.070

1 山區配電線路的特點

本文研究的主要對象是山區配電線路中配電網小電流接地系統單向接地故障的定位問題，主要是確定故障地點和故障區域。因為山區配電網的結構比較復雜，分支多、線路短，所以，其與長距離傳輸線故障信號的特點不同。要想盡可能快且準確地確定故障位置，首先要了解配電網小電流接地系統故障發生的原因及其特點。

目前，我國電力系統主要采取2種接地方式，即大電流接地方式和小電流接地方式。小電流接地方式主要包括中性點不接地和中性點經消弧線圈接地等方式。現階段，我國所有的配電網絡都采用的是小電流接地方式。

2 山區配電線路單相接地故障原因

在山區小電流單相接地的配電線路中，電容電流會隨著線路的增多而增多。這樣就會導致山區小電流單相接地的配電線路出現間歇電弧的可能性增大。因為間歇電弧接地導致的弧光過電壓會對絕緣材料造成嚴重的傷害，帶來極其嚴重的影響。接地電流過大很容易引發間歇電弧等問題。為了預防間歇電弧，應當采取行之有效的接地電流措施。現在普遍采用的是中性點經消弧線圈接地的方式。

當大電流在接地系統中發生故障時，普遍會形成零序回路，所以，能夠直接運用復合序網分析電路故障。但是，對小電流接地系統而言，因為在形成零序網時，其結構中的元件是不同的，所以，不能直接利用復合序網分析電網故障。中性點的不接地系統普遍可以認為是經過容抗接地的電路系統，這種系統中的電容是由配電線路中的電纜、架空線路、電機和變壓器等多種配電裝置的地耦合電容組成。因此，當單相接地線路發生故障時，接地電流的分布情況往往會導致故障點的電流比中性點直接接地系統中的電流要小。假設某一條線路發生故障，則該線路的電壓會降為零，電流不變。但是，其他線路的電壓會提高很多，導致故障點的電流值是線路正常工作下電流值的1/2.

當中性點經消弧線圈的接地系統正常運行時，各項電壓、各支路電流的情況都與中性點接地系統中的一致。如果某一個支路出現單相接地故障，那么，就會嚴重破壞三相電路的對稱性，而線路故障地點也會出現嚴重的不對稱性。假設某一條線路出現單相金屬性接地故障，那么，相應的接地電阻也會減小，對應的故障線路的相對低電壓相會接近于零。

3 山區配電線的故障定位系統

3.1 阻抗測距法

3.1.1 阻抗測距法的基本原理

阻抗測距法又被稱為廣義的故障分析法。在確定系統運作方式，了解線路正常工作中相關參數的情況下，當整個配電線路中某一處發生故障時，其線路兩段的電壓和電流都會改變，這樣就能夠分析出哪條線路發生了故障。阻抗測距法就是利用線路故障中測量出的電壓、電流的變數，利用電壓、電流的變動建立一個函數公式，再加上具體數據進行計算，從而得出故障中故障點的距離。

3.1.2 阻抗測距法的分類

阻抗測距法根據電氣量可以分為時域法和工頻電氣量法。時域法主要是以測量電流、電壓滿足的微分方程的分析為基礎，利用實際電流和假設電流進行相關分析，計算出故障點到測量點的電感，從而了解故障到測量點的距離；工頻電氣量法主要是利用故障穩定網絡方程計算出故障距離。在測距方程中，主要有過渡電阻、線路對端電流、故障距離和電流這幾個未知量，而根據故障穩態網絡只能夠列出2個方程，所以，必須要測量這些未知量。

3.2 行波測距法

在單段電氣量進行測距時，利用單段行波確定故障點。假設某一點出現了故障，線路中行波的傳播速度為V，發出信號的實踐記錄為T1，當信號達到了故障點進行反射，反射到測量點的實踐記錄為T2，假設故障點到測量點的距離為L，則可以根據得到的數據建立公式，即：

當線路中的某一點發生故障時，利用疊加原理可以明確故障點的電勢為零，即可以理解為在故障點上施加一個與正常狀態方向相反、大小相同的電壓。在這個電壓的影響下，故障點出現向兩端傳播的行波。

3.3 2種測距方式的對比

行波測距法和阻抗測距法各有優劣。阻抗測距法主要會受到故障電阻、線路結構不對稱、互感器誤差、零序參數分布復雜的影響，而且其測量的精度比較差，可能無法滿足精度較高的配電線路故障測距需求。在高阻接地、多端電源路上不能使用此方式。此外，如果長線路大于90 km，可能無法準確測量。采用阻抗測距法具有用時短的特點，雖然其測量精度不高，但是，對長度較短且線路結構比較對稱的配電線路的故障測距有明顯的優勢。對于行波測距法，雖然行波法使用的是相對來說精密的分布參數模型，但會受到電阻和系統運作方式等因素的影響，導致行波法存在信號識別方面的問題。在檢測故障時，監測點過于靠近或者故障點的初始角為零度時，就會導致測距無效。

4 總結

在我國山區配電線路中，會因為線路老化或者自然災害等導致線路頻頻發生故障。在選取檢測方式時，檢測人員可以配合使用這兩種測量方式。當監測點過于靠近或者故障點的初始角為零度時，就會導致行波測量法失效或不準確。如果情況相反，則其為阻抗測量法最佳的測量環境。比較兩種測距法，其各具優劣，在完成相關測量工作時，可以配合使用這兩種測量方式，以保障山區配電線路工作的穩定性。

參考文獻

[1]楊新安.一種采用雙端電氣量的新型故障測距算法[J].電網技術，2014，1（05）：4-5.

[2]范忠仁.高壓架空線路故障測距新算法[J].中國電網學報，2014，21（22）：111-115.

〔編輯：白潔〕