10kV線路老化與高阻接地故障對線損影響研究

程啟國

摘要：隨著現代中國經濟的快速發展，配電網線路網架趨于復雜，架空線路受環境因素影響引起老化與高阻接地故障而增加了線路損耗，不利于電網可靠經濟運行。為分析老化與高阻接地故障分別對配電網線損產生的影響，首先建立了10kV配電線路老化數學模型，以實際測量數據為基礎，擬合得到不同運行年限的各類型線路阻抗變化情況，然后通過實驗統計數據建立了不同接地介質下的高阻接地附加損耗模型，最后以某配電網為例，采用等值電阻法分別計算分析了老化與接地故障對配電網線損的影響。

關鍵詞：老化;高阻接地故障;線損

1供電線路線損概述

線損指的是電力供應系統中供電線路在傳輸、分配的過程中所出現的電能損失。如10kV中壓供電線路在供電企業的變電設備中轉出，在供給用戶時由變壓器將高壓電轉變，最后由供電企業進行購售電結算。供電企業在生產經營過程中，線損是無法避免的，線損包括了技術線損以及管理線損。在輸送電力的過程中供電線路難免會發生損耗，同時公用電氣設備隨著時間的推移也會產生損耗，因此檢測供電線路線損能夠反映出公用電氣設備的運行情況。

2線路老化的數學模型

2.1線路的等值模型

由于10kV線路長度通常在100km以內，其等值

電路可以忽略分布參數對其的影響，即可用式（1）的

集中參數來表示：

式中R表示總電阻;r表示單位長度電阻;X表示總電抗;x表示單位長度電抗;G表示電導;g表示單位長度電導;B表示電納;b表示單位長度電納。通常10kV線路不會發生電暈現象，其絕緣子泄露也很低，因而可認為G=0。此外電抗在電壓等級不高時對電路計算的影響不大，也可認為X=0。

2.2基于實測的線路老化模型

為分析線路電阻大小與老化和線路運行時間的關系，選取10kV配電線路常用的幾種型號：LJ-150，LGJ-185，LGJJ-185，LGJQ-300作為實驗對象，進行電阻測試。每個線路選取運行時間為2～22年的長度為10m的測試樣本進行實測，為了更為直觀的顯著電阻的變化，將測試樣本電阻折算到100km長度，如表1所示。

從圖2中可以看出，4種線路運行4年以內的線路電阻率幾乎沒有變化，隨后開始緩慢增加，并且10年后增速越來越快，到運行15年時，電阻率增加速度進一步加快。故線路電阻的變化基本符合指數增長規律，因此以式（2）所示的指數函數對電阻變化曲線進行擬合：

R（t）=Aemt+B

式中A，m，B為擬合參數。利用MATLAB的擬合工具箱對4條電阻變化曲線進行擬合，其擬合置信度均超過95%。

RLJ-150（t）=1.533e0.044t+19.38

RLJ-180（t）=0.662e0.055t+16.26

RLGjj-185（t）=2.445e0.011t+14.50

RLGjQ-300（t）=2.089e0.030t+8.7789

3線路高阻接地故障的數學模型

在配網中，高達80%的故障類型是單相接地故障。高阻接地故障最明顯的特征是故障電流很小，其值可能只有系統正常運行時負荷電流的10%，甚至更低。國外研究實驗數據表明，不同類型的高阻接地故障電流的典型值介于0～75A之間，具體數值如表2所示。

由于配電網高阻接地故障發生地點有很強的不確定性，并且其接地電阻阻值對于不同的接地介質變化也相對較大，因此建立一個確切的等值電阻模型有較大的困難。考慮到高阻接地故障的電阻值較大，其短路電流通常較為穩定，故可將故障點等效為一阻值恒定的電阻。PHIF=U·IHIF（4）式中PHIF為高阻接地損耗功率，IHIF為故障電流值，U為額定電壓。

4老化與故障對線損影響算例分析

4.1線路設計對線損的影響

電力在運輸過程中因為線路的設計問題導致線路的線損不斷的增加，迂回線路的線損問題比較嚴重，這種布局方式將10kV配電線路的供電范圍擴大，電力的輸送距離增加，所以造成很大的線損。另外在線路設計中，電源點布置過少，線路中導線截面的大小，這些情況都將提高線路的線損。10kV配電線路沒有規范化的運行也是線損問題的所在，在運行過程中，線路長時間的空載、輕載、過載，在這些狀態下，線路消耗了一定的電力;或者線路長時間運行，沒有得到妥善的維護，線路老化嚴重，出現電流的泄露，線損也在逐步的增加。線路中的線損還有一部分是來自居民的家用電器，如今家用電器種類很多，平常生活中，各種家用電器普遍應用，致使線路的電負荷增大，增加了配電線路的負擔，線損也隨著增長。

4.2高阻接地故障對線損的影響

由于高阻接地故障通常出現于規模較大的配網當中，10kV供電線路線損管理水平在當前的整體水平較低，無法與電力工程的整體水平進行同步。因此，只有將供電線路線損管理的整體水平進行提高，才可以有效保障電力工程的整體質量，從而促進電力工程能夠長遠發展。整體水平較低主要體現在沒有對供電線路線損的整體進行詳細規劃，這樣的問題對電力工程的整體質量造成了影響，因沒有技術管理意識作為支撐，使電力工程無法進行跟蹤指導與科學掌控。

結束語

本文一方面根據實測的配網線路老化數據建立了配電網線路的老化模型，另一方面以實驗統計數據為基礎建立了高阻接地故障的損耗模型，并通過算例分析了老化與高阻接地故障分別對配電網線損的影響。

參考文獻

[1]劉雷.10kV供電系統的繼電保護與配網可靠性研究[J]科學技術創新，2019（30）：143-144

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