低壓配網相線接地故障快速定位探究

馮周圍

（東方供電局，海南 東方 572600）

0 引 言

在當前的配電網中，做好故障的定位分析至關重要。本文就低壓配網相線接地故障的快速定位進行分析研究，希望能夠滿足當前對于配網安全運行的要求，同時也能夠為今后故障的定位與處理提供基礎資料。

1 低壓配網簡述

低壓配電網主要是由配電變電所、配電變壓器、高壓配電線路、低壓配電線路以及對應的控制設備共同組成。本文在進行分析之前，還需要對其接地的方式進行基礎性的了解。

針對低壓配電網，需要對其接地方式進行選擇。具體地，就需要合理的使用TT及TN接地系統。就目前的農村的低壓配電網而言，最為理想的就是選擇TT系統。在城鎮或者是企業的內部，可以選擇如圖1所示的TN-C系統。此外，接地方式的選擇也需要考慮當地的電網實際情況。例如，在雷擊相對較少的區域，其本身的絕緣水平并不高，就可以考慮到TT系統。而對于偶爾會出現雷擊現象，且低壓線路處于良好的環境下，就可以選擇TN-C系統[1]。

圖1 TN-C系統接線圖

2 接地故障分析及定位方法介紹

2.1 工具技術原理

裝置電流信號的采集使通過采用3路進口高精度霍爾元件實現實時電流信號采集；裝置采用鉗式電流互感器測量低壓線路一次實時電流值，二次采用完全星形接線方式采集漏電電流值（零序電流），能快速判斷漏電回路；經過高精度信號處理單元與CPU進行數據分析，并輸出結果。針對接地檢測方案示意圖，見圖2所示。

2.2 接地故障分析

在低壓380/220 V三相四線中性點直接接地供電系統中，發生的最常見的故障現象是單相接地故障（單相接地故障俗稱漏電）。由于樹障、配電線路上絕緣子單相擊穿、單相斷線等諸多因素等影響，一旦發生單相接地時，變壓器中性點直接接地點周圍產生跨步電壓，首先將會對人、畜生命安全構成威脅，其次還會造成電能流失、設備燒壞及浪費資源，使電壓下降，甚至引起相間短路而擴大事故，影響用戶正常用電。因此熟悉接地故障的處理方法、及時判斷并查找故障點對值班人員十分重要[2]。

圖2 接地檢測方案示意圖

2.3 現用查找方法及不足

目前，對于單相接地故障的查找方法有多種，而各種方法都有其優缺點。

第一，線電流接地選線。在具體的選擇中，需要對于各個支路的高次諧波靈虛電流、系統零序電壓等進行分析，這樣才可以找準故障的支路，但是無法進行故障點的判斷。

第二，故障測距：具體可以選擇行波法與阻抗法。隨著小波理論的不斷成熟，行波法得到快速的發展，并且也能夠極大限度地提高其測距的精度。阻抗法因為其接地電阻產生的影響，無法確保測距的實際精度。但是故障測距法主要是在分支較少的高壓輸電線路中使用。由于是針對多分支的10 kV配電系統，所以故障測距法就無法對其地理位置進行準確的判斷。

第三，戶外的故障點探測。針對這一種方式，主要是按照前后高次諧波零序電流產生的對應磁場，從而實現對于故障點的判斷和確定。但是零序電流本身和電網的分布電容大小以及對應的接地方式存在直接的關聯度，所以，其本身的探測精度并不高。

此外，在單相接地故障尋找中，為了減小停電范圍和存在的負面影響，就需要先針對負荷輕、歷次故障多、線路長的線路進行試拉，然后再考慮分支少、線路短、用電性質重要的線路。工作人員必須穿絕緣靴，戴絕緣手套，使用專用工具。

以上的各種方式，都無法高效、完善并安全地完成查找工作，查找漏電方式和手段均相對落后，不但故障點發現慢，無法及時恢復，而且操作耗時耗力，最終效果也不理想。因此，研發了一種低壓配網相線接地故障快速定位工具，以解決原來查找故障效率低的問題。該裝置能做到高效快捷查找到低壓單相接地故障點，提高了工作效率，及時消除了隱患點[3]。

3 低壓配網相線接地故障快速定位工具

3.1 整體結構設計要求

整套工具為便攜式箱體結構，包括箱體外殼、鉗式電流互感器、檢測探頭、觸摸顯示屏及高精度霍爾元件。箱體外殼：機身為可充電式設計，箱體外殼為開蓋式結構，設有手提把手，方便外出攜帶，外殼選用輕便耐用材質，提高實用性。鉗式電流互感器：用于測量低壓線路一次實時電流值，二次采用完全星形接線方式采集漏電電流值（零序電流），能快速判斷漏電回路。檢測探頭：內置3個檢測探頭，為可伸縮鉗形設計，方便操作人員外出攜帶。觸摸顯示屏：靈敏度高，能實現人機操作互動功能。高精度霍爾元件：元件全進口，實現實時電流信號采集[4]。

3.2 方案實施

在研究中，研制的工具采用3路進口高精度霍爾元件實現實時電流信號采集，并采用鉗式電流互感器測量低壓線路一次實時電流值，二次采用完全星形接線方式采集漏電電流值（零序電流），能快速判斷漏電回路，經過高精度信號處理單元與CPU進行數據分析，并輸出結果。裝置為可充電式觸屏便攜式裝置，操作簡單，適應性好，實現高效快捷查找到接地故障點。圖3為工具實物外觀圖，圖4為檢測探頭實物圖。

3.3 裝置驗證

本文成功研制一種低壓配網相線接地故障快速定位工具，并經傳統方法測試比較，結果表明：

裝置采用鉗式電流互感器測量低壓線路一次實時電流值，二次采用完全星形接線方式采集漏電電流值（零序電流），能實現快速判斷漏電回路；避免了使用四只鉗形電流表測量示數的不同期性和計算漏電電流的復雜性，把復雜問題簡單化；可伸縮鉗形檢測探頭設計方便外出攜帶；裝置操作簡單方便，適用性強，能適用于其他場景。

4 展望與結論

通過本文裝置的有效應用，能取代傳統的低效接地故障點查找方式，使施工人員快速恢復故障線路，實現安全供電的效果；同時工作效率得以提高，工作人員勞動壓力減少，企業經濟效益也自然有所提高。雖然文中研制的裝置已獲得預期效果，滿足主要功能，但還需進行完善，包括電流采集的時效性、CPU數據分析的精準度及數據傳輸及儲存功能。未來計劃在這幾方面繼續完善，研發出適用性更廣的低壓配網相線接地故障定位裝置，使其推廣意義更強，應用范圍更廣，更好地服務于生產工作。

圖3 工具實物外觀圖

圖4 檢測探頭實物圖