配電網(wǎng)兩相接地短路故障定位與供電恢復(fù)

蔣濤

【摘 要】配電網(wǎng)兩相接地短路故障是常見的故障，對(duì)用電安全造成嚴(yán)重影響。為促進(jìn)電力事業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，本文首先介紹了兩相接地短路故障的定位，最后在此基礎(chǔ)上，提出了幾點(diǎn)供電恢復(fù)的策略。

【關(guān)鍵詞】配電網(wǎng)；兩相接地短路；故障定位；供電恢復(fù)

電力事業(yè)關(guān)乎民生福祉，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不斷加快的背景下，各行各業(yè)對(duì)于供電質(zhì)量的要求也越來(lái)越高【1】，保證供電穩(wěn)定是電力系統(tǒng)的工作基礎(chǔ)。兩相接地短路是一種較為常見的配電網(wǎng)故障類型，以下本文就以兩相接地故障作為研究對(duì)象，對(duì)其故障定位與供電恢復(fù)展開探討，具體如下。

1. 兩相接地短路的故障定位

1.1 兩相接地短路故障

當(dāng)配電網(wǎng)某一區(qū)域出現(xiàn)兩相接地故障時(shí)，會(huì)出現(xiàn)以下幾種故障表現(xiàn)。

1.1.1母線零序電壓發(fā)生變化，升至閾值以上【2】。

1.1.2出現(xiàn)接地短路故障的兩相，接地點(diǎn)上游區(qū)域的開關(guān)會(huì)通過通過電壓變化后發(fā)生相應(yīng)改變的故障電流。

1.1.3接地點(diǎn)上游區(qū)域的開關(guān)或斷路器會(huì)因故障電流出現(xiàn)跳閘斷路，使故障電流被阻斷。

1.2故障定位

首先，調(diào)動(dòng)定位程序。假若該配電網(wǎng)主要是以中性點(diǎn)非有效接地的開關(guān)運(yùn)行為主，如果出現(xiàn)上述三種情況，我們可以判斷其由于兩相接地短路而導(dǎo)致故障出現(xiàn)。因此，我們可以采用兩相接地短路故障定位系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)故障位置的定位。其次，短路區(qū)位的判斷。倘若該配電網(wǎng)主要是以中性點(diǎn)非有效接地為主，當(dāng)其處于開環(huán)情況下，發(fā)生了m、n兩相接地短路，其中，m和n在上述三種情況范圍中，那么，m相接地存在以末端檢測(cè)到m相過流開關(guān)在端點(diǎn)的下方，我們可以根據(jù)m相的接地位置來(lái)判斷出n相的接地位置【3】。例如，在接地故障中，由于只具備一個(gè)開關(guān)S1，A也只能通過a相過流，那么我們就可以得知，該系統(tǒng)中出現(xiàn)短路故障的是a，具體方位在A端點(diǎn)下方，也就是ABC三者相接的位置。

1.3 故障信號(hào)的收集

要想對(duì)上述故障位置進(jìn)行中正確的判斷，我們可以通過加大相關(guān)故障信號(hào)、信息收集和整理的方式得以實(shí)現(xiàn)。首先，借助地調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)，對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行傳播，例如，斷路器運(yùn)行信息、保護(hù)動(dòng)作信息以及零序電壓信息等。此外，為了實(shí)現(xiàn)信息的傳播，還要把饋線終端單元以及故障指示設(shè)備等裝置面向配電自動(dòng)化系統(tǒng)。例如，對(duì)電路的分流狀況以及設(shè)備開關(guān)狀況等進(jìn)行檢測(cè)。目前，投建應(yīng)用的配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)一般只是在出現(xiàn)線路故障監(jiān)測(cè)的方位安置兩相電流互感器，并且，原始的配網(wǎng)線路終端過流信息執(zhí)行的分類報(bào)告開始被合并過流信息上報(bào)所取代，而這種現(xiàn)象的出現(xiàn)就很容易導(dǎo)致兩相接地出現(xiàn)短路故障。

2.兩相接地短路故障的供電恢復(fù)

2.1兩相接地短路故障隔離

當(dāng)兩相接地出現(xiàn)短路故障之后，即使有一些斷路器出現(xiàn)了跳閘，然而，卻沒有把接地故障控制在一個(gè)狹小的范疇內(nèi)，因此，為了實(shí)現(xiàn)兩相接地短路故障隔離，需要配電自動(dòng)化主站結(jié)合兩相接地出現(xiàn)短路故障的具體方位，應(yīng)用遠(yuǎn)程調(diào)控的方式進(jìn)行故障控制。為了構(gòu)建一個(gè)安全的接地故障隔離地帶，我們只要把該地帶的全部開關(guān)進(jìn)行切斷即可【4】。按照有關(guān)流程，在允許的情況下，把中性點(diǎn)非有效接地的配電網(wǎng)利用單相接地方式進(jìn)行運(yùn)作，但是在此期間，會(huì)給其他兩相對(duì)地電壓帶來(lái)一定的影響。所以，在允許單相接地運(yùn)作的情況下，2處接地區(qū)域只要對(duì)其中一個(gè)進(jìn)行隔離就可以，但是要隔離哪一個(gè)，要結(jié)合實(shí)際情況，采用合理的方式進(jìn)行隔離。針對(duì)在進(jìn)行單相接地狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，因?yàn)槌霈F(xiàn)對(duì)地絕緣擊穿的現(xiàn)象，使得兩相接地出現(xiàn)短路故障的情況下，則堅(jiān)決不可以進(jìn)行單相接地運(yùn)行，同時(shí)還要把2處接地區(qū)域進(jìn)行隔離處理。

2.2兩相接地短路故障的供電恢復(fù)策略

兩相接地短路故障的供電恢復(fù)原則，是確保受到影響的符負(fù)荷能夠及時(shí)的恢復(fù)供電。

2.2.1不允許單相接地運(yùn)行的情況。

不允單相接地運(yùn)行的情形，主要的目的是為了獲得供電恢復(fù)，其開關(guān)主要的操作順序如下所示：

步驟1：在開關(guān)操作前，首先要分析每個(gè)開關(guān)所處的狀態(tài)，是并且把分析的結(jié)果儲(chǔ)存在W1和W2當(dāng)中，用wij=0（i=1，2），開關(guān)j處于分閘的狀態(tài)，用wij=1（i=1，2）表示開關(guān)j處于閉合狀態(tài)。

步驟2：把隔離2處對(duì)應(yīng)的開關(guān)W1和W2處于分閘的狀態(tài)，并且把相對(duì)應(yīng)的需要分閘的開關(guān)放在操作隊(duì)列SW當(dāng)中，以便區(qū)分開關(guān)的實(shí)際狀況，提高開關(guān)操作的效率，避免誤操作出現(xiàn)，造成不要的損失【5】。

步驟3：如果有原電源恢復(fù)供電的處于失電狀態(tài)的健全區(qū)域，那么相對(duì)應(yīng)的開關(guān)就要處于閉合狀態(tài)，同時(shí)把是需要合閘的開關(guān)按照恢復(fù)受負(fù)電荷的大小的順序，存放在待操作開關(guān)當(dāng)中。

步驟4：如果不能由原電源恢復(fù)供電的受影響區(qū)域和其他饋線之間存在相關(guān)的聯(lián)絡(luò)開關(guān)，那么就把這些開關(guān)在W2中對(duì)應(yīng)的狀態(tài)就是閉合狀態(tài)，如果由原電源恢復(fù)供電的受影響區(qū)域并且和其他饋線之間不存在相關(guān)的聯(lián)絡(luò)開關(guān)，那么就輸出開關(guān)操作隊(duì)列，并推此次執(zhí)行命令。

步驟5：如果在運(yùn)行過程中存在閉環(huán)的狀態(tài)，那么在環(huán)路上就要選擇分閘后會(huì)造成孤島現(xiàn)象的開關(guān)，并且在W2中對(duì)應(yīng)的位置進(jìn)行分閘，一直到閉環(huán)狀態(tài)消失才能進(jìn)行接下來(lái)的步驟。

步驟6：如果兩相接地短路故障的饋線，不能有原來(lái)的電源恢復(fù)供電，相應(yīng)的配電子路在紅就需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的具體情況進(jìn)行選擇W2開閉狀態(tài)。

步驟7：如果W1和W2中的開關(guān)存在差異性，那就繼續(xù)采用步驟6中的方法制定二者之間沒有差異性，將排列好的待操作開關(guān)按順序放入開關(guān)操作隊(duì)列SW中。

步驟8：輸出開關(guān)操作隊(duì)列SW并退出。

2.2.2允許單相接地運(yùn)行的情況。

允許單相接地運(yùn)行的情形和不允許單相接地運(yùn)行的情形相比其操作步驟就比較簡(jiǎn)單，如果不允許單相接地運(yùn)行的情形，為了獲取供電恢復(fù)策略可以進(jìn)行以下幾個(gè)步驟。

步驟1：獲取當(dāng)前開關(guān)的狀態(tài)，并存在W1和W2當(dāng)中，在這一過程中存在單相接地區(qū)域，就處理的方法就和2.2.1中步驟1的處理方法相同。

步驟2：隨意選擇一個(gè)接地區(qū)域，把步驟1中得到的W1和W2中對(duì)應(yīng)的狀態(tài)設(shè)置成分閘，并放入開關(guān)隊(duì)列當(dāng)中。

步驟3：執(zhí)行2.2.1節(jié)中的步驟3—步驟7，得出一種供電恢復(fù)方案及開關(guān)操作順序，將排列好的待操作開關(guān)按順序放入開關(guān)操作隊(duì)列SW1中，其需要甩去的負(fù)荷為L(zhǎng)1，電源點(diǎn)的最大載流量為I1。

步驟4：選出另一處接地區(qū)域，開關(guān)在W1和W2中對(duì)應(yīng)的狀態(tài)設(shè)置為分閘，并將相應(yīng)的待分閘開關(guān)放入開關(guān)操作隊(duì)列SW2中。

步驟5：執(zhí)行2.2.1中的步驟3—步驟7，得出供電恢復(fù)方案及開關(guān)操作順序，將排列好的待操作開關(guān)按順序放入開關(guān)操作隊(duì)列SW2中。

步驟6：如果L1和L2存在差異，并不相同，那么可采用甩去負(fù)荷少的方法作為恢復(fù)供電的優(yōu)先策略，并以相應(yīng)的開關(guān)進(jìn)行操作。如果L1與L2相同，那么就比較兩者電流，以電源點(diǎn)最大截流較小的方式恢復(fù)供電，并以相應(yīng)開關(guān)操作。

3.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，配電網(wǎng)的兩相接地故障類型并不唯一，具體的表現(xiàn)也不盡相同，因此供電恢復(fù)方案應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同的實(shí)際情況進(jìn)行操作。

參考文獻(xiàn)

[1]周封，朱瑞，王晨光，王丙全，劉健. 一種配電網(wǎng)高阻接地故障在線監(jiān)測(cè)與辨識(shí)方法[J]. 儀器儀表學(xué)報(bào)，2015，03：685-693.

[2]王科，石孝文，鄒文平，羅標(biāo)，李澤冰，張占龍. 一種基于概率預(yù)估的配電網(wǎng)線路短路及接地故障定位系統(tǒng)[J]. 電氣自動(dòng)化，2013，05：73-75.

[3]鄭日紅，顧秀芳，韓如月，王飛，鄧國(guó)棟. 配電網(wǎng)短路故障分析及其識(shí)別方法研究[J]. 工礦自動(dòng)化，2012，04：23-29.

[4]劉健，董新洲，陳星鶯，張小慶，張志華. 配電網(wǎng)容錯(cuò)故障處理關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 電網(wǎng)技術(shù)，2012，01：253-257.