35 kV線路縮小故障查線范圍的有效方法

高 龍,王 銳,趙琳琳,強 毅

(1.國網河北省電力公司保定供電分公司，河北 保定 071000；2.國網河北省電力公司石家莊供電分公司，石家莊 050000)

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35 kV線路縮小故障查線范圍的有效方法

高 龍1,王 銳1,趙琳琳1,強 毅2

(1.國網河北省電力公司保定供電分公司，河北 保定 071000；2.國網河北省電力公司石家莊供電分公司，石家莊 050000)

35 kV線路由于考慮經濟運行的要求，往往不配備故障測距裝置，同時也無距離保護作為輔助測距，山區長線路如何做到故障點快速定位是一個難題。從保護定值整定和短路電流計算的角度考慮，提出了縮小35 kV故障查線范圍的有效方法，對實際工作有一定的借鑒意義。

35 kV線路；故障查線；測距；故障點

35 kV線路屬于電網末端，在人口密度稀疏的山區地區，供電線路往往比較長，并且穿山越嶺，線路走廊環境惡劣，非常不利于故障查線。35 kV線路一般不配置故障測距裝置，而且普遍采用過流保護作為主保護，無距離保護作為輔助測距，故障定位是一個難題。山區多風雨天氣，供電線路運行環境差，故障跳閘率高，更為故障查線增加了壓力。以下是35 kV線路在不具備故障測距裝置，不配備距離保護的情況下，縮小故障查線范圍的有效方法。

1 Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ段法

對于35 kV串供線路，過流I段設定為保護線路全長的60%～80%，過流II段保護線路全長，并延伸至下一段線路，過流III段為了保證故障跳閘靈敏度，保護線路全長，并較長延伸至下一條線路，作為下一條線路的后備保護[1]。

根據這一原理，我們可以根據故障跳閘時的監控信息，粗略的判斷故障點的位置。

1.1 過流I段動作

對于35 kV串供線路，過流I段定值的整定原則為最大運行方式下，線路末端三相短路，并考慮1.3～1.5的靈敏系數的要求[2]。若靈敏系數定為1.3，則當故障電流等于I段整定電流時，故障點剛好在線路全長的77%處。以上結論的得出，需有3個前提條件，最大運行方式，故障類型為三相短路，整定靈敏系數設為1.3。

35 kV電網在一般正常情況下，都運行在最大運行方式，現在只考慮電網在一般正常狀態下的故障測距，對于設備檢修等小運行方式下的故障，由于電流保護受運行方式影響較大的局限性，該方法已不在適用。因此，第一個前提條件滿足。

35 kV電網一般為小接地電流系統，單相接地不跳閘，因此，35 kV線路故障跳閘應為相間短路或三相短路。根據電網運行故障跳閘分析，35 kV線路相間短路的故障概率明顯多于三相短路，根據短路電流計算，相間短路短路電流是三相短路短路電流的0.866倍，因此，三相短路下，故障點在77% 處，而在相間短路下，故障點在66%處，接近線路中點。

靈敏系數設為1.3時，故障點在77%處，而靈敏系數設為1.5時，故障點在67%處。

綜上，35 kV線路在常態化(最大運行方式)，過流I段動作時，故障點位置如表1所示。

表1 過流I段動作時故障點位置

靈敏系數1.31.5兩相短路小于66%小于58%故障概率大三相短路小于77%小于67%故障概率小

因此，對于串供線路，過流I段動作時，故障點在66%以內的可能性最大，此結論可作為故障查線的一個參考依據。

1.2 過流II段動作

過流II段保護能有效保護線路全長，在I段未動，II段動作時，雖然II段已延伸至下一條線路，但考慮到目前保護可靠性較高，極少出現越級跳閘的情況，所以認為是在線路末端發生故障。表2是35 kV線路常態化(最大運行方式)運行，過流II段動作時，故障點位置。

表2 過流II段動作時故障點位置

靈敏系數1.31.5兩相短路大于66%大于58%故障概率大三相短路大于77%大于67%故障概率小

因此，對于串供線路，過流II段動作時，故障點在線路全長58%之外，也就是在后半段線路。

1.3 過流III段動作

一般情況下，由于II段已經能夠保護線路全長，若III段動作，II段未動，排除過負荷引起III段誤動的可能性后，故障點極有可能是在下一段線路。以上分析都是建立在串供線路基礎上的，若35 kV線路非串供方式，例如末端只接有35 kV變電站而無其它線路，由于此種方式過流I斷整定已覆蓋線路全長，因此，通過I/II/III段法已無法區分故障點位置，只能參考其它方法。

2 短路電流法

若不考慮短路時異物體電阻、接觸電阻、電弧電阻的影響，在故障類型一定的情況下，線路上各點故障時的短路電流應該是恒定的。根據這一原理，事先計算出線路上每點在相間或三相短路時的電流，在真正發生故障跳閘時，從保護裝置中讀取故障電流與故障類型，然后與事先計算出各點故障時的電流進行比對，就可以大致判斷故障點的位置。

下面以35 kV甘大線故障為例，線路連接示意見圖1，簡要說明短路電流法判斷故障點位置的方法。

圖1 35 kV甘大線線路連接示意

如圖1所示，35 kV甘大線有一T接點，T接至河口站，正常方式下河口站對應開關分閘，甘大線只給大悲站供電。各線路段長度見表3，A點為甘大線首端，B點為甘大線末端，C點為至河口站T接線末端。

表3 35 kV甘大線各線路段長度 km

線路段A-TT-BT-C長度2.520.9762.12

A、B、C、T點短路時，甘城站314線路保護感受到的短路電流如表4所示。

表4 A、B、C、T點短路時短路電流 A

故障點大運行方式三相短路兩相短路小運行方式三相短路兩相短路A7146618937843277T5176448331732748B1445125212501082C4133357927662396

在忽略短路時附加電阻(異物體電阻、接觸電阻、電弧電阻)影響的前提下，短路電流與線路首端至短路點的短路阻抗應成線性關系，因此，根據短路時的電流，可以推算出故障點至線路首端的距離。

設某條線路總阻抗為ZL，線路首端短路電流為I0，末端短路電流為IL，系統阻抗為ZS，如圖2所示。

圖2 線路阻抗示意

IL×(ZS+ZL)=IK×(ZS+ZK)

(1)

ZS×I0=IL×(ZS+ZL)

(2)

ZK=[IL×ZL×(I0-IK)]/[IK×(I0-IL)]

(3)

由以上公式得出：根據線路首末端短路電流和線路長度，在已知線路上某點短路電流的情況下，可求出該點至線路首端的距離。

返回到甘大線的例子中，若系統目前運行在大運行方式，從保護裝置上查看動作時短路電流為Ik，且為兩相短路時，則：

a.當4 483

S=[4 483×2.5×(6 189-IK)]/[IK×(6 189-4 483)]

b.當3 579

S=[3 579×2.12×(4 483-IK)]/[IK×(4 483-3 579)]

c.當1 252

S=[1 252×20.976×(3 579-IK)]/[IK×(3 579-1 252)]

d. 當IK<1 252時，故障點應在大悲站或其下級電網中。

3 結束語

以上2種方法均是在35 kV線路不具備故障測距裝置，不配備距離保護的情況下，粗略得到故障點位置的方法，在實際應用中可能由于短路故障的復雜性而得不到準確的結果，但在小接地電流系統長線路故障查線中仍有一定的參考意義。

[1] 張保會，尹項根電力系統繼電保護[M].北京：中國電力出版社，2005.

[2] 國家電力調度通信中心.電力系統繼電保護規定匯編[M].北京：中國電力出版社，2000.

本文責任編輯：丁 力

Effective Methods to Reduceing Range of 35 kV Line Fault Location

Gao Long1,Wang Rui1,Zhao Linlin1,Qiang Yi2

(1.State Grid Hebei Electric Power Corporation Baoding Power Supply Branch,Baoding 071000,China;2.State Grid Hebei Electric Power Corporation Shijiazhuang Power Supply Branch,Shijiazhuang 050000,China)

Due to the consideration of economic operation,35 kV line is not equipped with fault location device, and it has no distance protection as auxiliary location.Locating fault rapidly of long line on mountains is a big problem. This paper presents effective methods to reduce the 35 kV fault location range from the point of view of protection setting and short-circuit current calculation. It can be used for reference in practical works.

35 kV line;fault location;distance measurement;fault point

2017-03-30

高 龍(1988-)，男,助理工程師，主要從事電力系統保護及自動化專業管理工作。

TM755

B

1001-9898(2017)03-0048- 02