10 kV配电线路单相接地故障定位方法

10 kV 配电线路单相接地故障定位方法

吴永茂

广东电网有限责任公司惠州惠东供电局 广东省惠州市 516300

摘要： 随着配电网绝缘化和电缆化率的提高，配电网单相接地故障占比逐渐降低。某市供电公司城区配电网运行现状表明，城区配电网发生单相接地故障在配电网故障总数中占比约 30%，远低于一些文献中所述的 70%。即便如此，由于配电网中性点非有效接地方式，发生单相接地时各个电流采集点的故障电流都没有明显的变化，各电压采集点采集的故障电压都呈一致性变化，这使得很难对故障点进行准确定位，故障查找起来也比较困难，单相接地仍然是困扰配网运行人员的一大难题。

关键词： 10 kV配电线路;单相接地;故障定位;方法

引言

随着电网容量的增加、用户需求的日益多样化以及10kV配电线路的日益复杂，给线路故障定位和故障排除带来了新的挑战。单相接地故障是一种配电网常见故障，数量占全部线路故障的９０％。如何在１０ｋＶ配电线路中快速定位单相接地故障，排查并解决故障，防止故障蔓延，确保系统稳定性，是当今配电线路研究的一个重点 。

1定位方法设计

在小电流接地系统中，配电线路多为10 kV配电线路。实际运行中，配电线路受雨季、大风、大雪等恶劣天气影响，极易发生单相接地故障。当配电网中存在单相接地故障时，故障点所在线路的电压降低，与之相邻的非故障两相电路却相对升高，因而在短时间内不影响对用户的连续供电，系统仍可运行1～2 h，这就是小电流接地系统的优点和被广泛应用的原因。配电网单线接地故障虽然在短时间内不会影响正常供电，但是若不及时进行修理，配电网长时间在有故障的状态下运行，会造成变电设备的损坏或提前老化，从而影响配电网的安全和稳定。为此，本研究利用行波检测原理，设计配电网单相接地故障定位过程，研究思路如下：第一阶段：故障选线，即确定故障发生的线路；第二阶段：故障准确定位，即确定故障发生在线路上的具体位置。

2.10 kV配电线路单相接地故障定位

2.1配电网单相接地故障的预防措施

( 1) 对于电缆线路来说，外力破坏引起的单相绝缘损坏是导致单相接地的最重要因素。因此，有必要加强对外部破损的控制，以确保电缆通道不受损坏，一是对配网工程和用户内部工程的施工质量严格验收，本起故障就暴露出用户内部存在电缆排管混凝土包封厚度明显不足，电缆通道上方无电缆标示桩等问题。二是加强宣传，让潜在外破者明白一旦造成外破可能对自己带来的危险，产生敬畏心里。三是加大追责力度，发生一起，追查一起，严肃考核，如用户内部外破，不整改到位不送电。( 2) 对于架空线路，异物碰线和绝缘下降是造成接地的主要原因。一是要加强线路巡视与通道清理。巡视的重点是线路与建筑、树木之间安全距离是否足够，横担、杆顶等部位是否有鸟巢或异物，绝缘子上导线绑扎是否牢固，以及导线垂弧是否合理。发现缺陷，要及时处理，为配电线路提供一个安全畅通的运行条件。二是对线路绝缘子定期检测，同时还要确定避雷器以及分支熔断器等设施的绝缘性能，将存在的隐患及时消除，确保线路运行安全性与可靠性。三是老旧线路定期检修，对于故障率高的老旧线路，需要对其进行改造，包括选择耐压等级较高的绝缘子代替老旧绝缘子，搭配应用金属氧化物避雷器，必要时还可以加装熔断器和分支断路器，来提高线路运行保障。

2.2故障定位自动化

在自动化技术的应用中，故障指示器可以起到定位故障的作用，在架空线路上设置该装置可以使其发挥相应的功能，也可与开关柜配合使用，可进行故障的显示及定位。在定位的时候装置可实现自动化功能，发挥了有效的作用，可进行相应的指导。同时，结合显示短路故障的需求来看，通过对装置的优化其应用效果有所加强，故障定位自动化可对单相接地与相间短路等线路故障进行有效的检测，可在分支点及用户进线位置设置相应的指示器，可使故障自动化检测顺利进行。在发生了短路及接地故障之后，可应用新装指示器及时地对定位故障的位置进行明确，使故障检测能够更加高效准确，同时可明确故障带来的影响。在检测中，当发现了故障问题的时候，可发现指示器灯光亮起，装置还可在电流信号处理中起到有效的作用，在收集了相应的信号，借助光纤来实现传输，将信息传输到终端上，通过调度中心发出指令，让负责的人员结合指令来开展维修工作，使问题得到及时的解决，避免对系统的运行产生影响，使故障定位速度加快的同时缩短故障排查的时间，使故障停电时间减少，可避免对供电的进行造成影响，使配电线路体系获得有效的技术支持。

2.3二进小波变换与行波故障定位

一般来说，行波信号是一种高频瞬态信号，其特点是难以与噪声信号区分，导致测距定位结果不可靠，也在一定程度上增加了测距定位的时间。而双端法不易区分行波信号与噪声信号，也使得双端测距定位法还存在一定程度的定位误差。小波变换是一种信号分析与处理方式，通过对信号与小波基作卷积运算，将信号分解为不同成分。小波变换具有消噪性，可以用于识别故障分量，且小波变换模极大值还能够表示在相应频带下的信号强度，从而实现对故障特征的检测。小波变换具有多种形式，其中，二进小波变换是由二进制小波完成的变换，是一种连续小波变换半离散化的结果，具有更高效的滤波消噪作用。由于本文研究的目标是为了实现更为精确、高效率的故障定位，因此，将双端测距定位法与二进小波变换过程相结合，更有效实现配电网单相接地故障定位。

2.4单相接地故障测距定位技术

如果能够测量出配电网线路的单相接地故障点，也可以提高故障查找和故障处理的效率，理论上讲，配电网线路单相接地故障测距也是单相接地故障处理的一种技术方案。 提出了利用一套高采样率的电流互感器和一套常规的电压互感器实现多馈线系统选线和测距，经过仿真验证了发生单相接地故障时，该方法能够正确选出故障线路并且准确地测得故障点的位置，且不受过渡电阻和系统运行方式的影响，但是在分支较多的配电网，由于信号噪声问题，行波识别比较困难。 提出了一种基于广域同步信息的故障测距新方法，通过算法求出唯一一个最大横向故障电流从而确定实际故障距离。实际上，目前比较经典的故障测距方法有阻抗分析测距法、行波测距法。制约阻抗法在配电网中应用的因素其一是主要由于配电网线路分支多，参数很难准确化，其二是配电网线路发生单相接地时故障电流小，因此阻抗法很难实际应用。行波法受配电网参数与接地点过渡电阻影响较小，相比阻抗法具有实用化应用的可能，但是采用行波法进行配电网故障测距对配电网终端硬件采样频率配置要求较高，这也是目前没有采取故障测距技术进行配电网定位的制约因素所在 . 指出配电网行波测距目前主要停留在理论探讨与试验阶段，还没有获得实际应用。

结束语

在电力系统运行过程中，为了有效解决和处理接地故障，相关管理人员需要充分了解和掌握故障判断要点和处理措施，以此确保一旦电力系统出现接地故障，检修人员能够及时、准确地判断出导致故障出现的原因，提出相应的解决措施，进而为保证电力系统运行，以及用电安全提供有力的依据。本文提出的１０ｋＶ 配电线路单相接地故障定位方法可以提高故障定位精度，减小测距误差，在１０ｋＶ配电线路故障定位中具有应用价值。

参考文献：

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