10kV配网线路单相接地故障定位模型

10kV配网线路单相接地故障定位模型
摘要：配网线路单相接地故障是由多方面复杂因素所导致，单相接地故障将造成电气设备故障、线路运转失灵以及其他危害，为了提高故障检修工作水平，就要加大配网单相接地故障的检修力度，采用先进的技术和方法，及时排查故障，维护线路系统的安全、稳定运行。

本文基于10kV配网线路单相接地故障定位模型展开论述。

关键词：10kV配网线路；单相接地故障；定位模型
引言
配电线路在我国的各个角落基本都可以看到，在当今时代中，电力资源可谓是最为重要的消耗资源之一，可以不夸张的说，如果一个国家缺少电力资源，那么其发展速度将极大程度上的受限，因此，为保证我国配电线路的正常运作，就要针对其接地故障进行相应的探测和定位工作，为我国的配电线路提供坚实的安全保障。

1配电线路故障类型
我国的配电线路在服役期间经常会出现各种类型的故障情况，其中一般出现故障的原因主要是高阻故障、单相接地故障、间歇性故障等几种故障类型情况。

出现高阻故障情况时主要是因为配电线路运作过程中发生了线路断裂情况，从而导致高阻抗和电弧发生碰撞；还有一种原因是当配电线路断裂后，接触到了线路周边的导体。

以上两种情况都会发生配电线路高阻故障情况的产生。

单相接地故障是所有配电线路出现故障情况次数最多的故障情况，并且单相接地故障的探测难度相当高，接地故障产生时是无法引起跳闸现象的，就无法使得相应的维修人员判断配电线路的故障情况发生，只有现场去查看配电线路的实际情况，才能发现到单相接地故障情况的发生，当单相接地故障发生时，会出现线路打火现象。

间歇性故障也是经常会出现，但是相较于上述两种情况来说出现概率较低，主要是外力破坏、用电单位各类情况导致故障出现相间短路；鸟类损害裸露配电线路出现相间短路；雷击击毁裸露配电线路出现相间短路；各类异物碰撞导致配电线路出现损伤出现相间短路等几种情况。

２故障行波传播的特征
配电线路出现单相接地故障问题时，从叠加原理的角度出发，就相当于一个脉冲信号源附加于故障点之上，单相接地故障行波将会沿着线路朝故障点两侧进行传播。

结合对行波折射与反射原理的分析，当故障行波在朝故障点两侧进行传播时，若遇到波阻抗不连续点，故障行波将会形成折射与反射。

结合故障行波传播特征，通过在配网线路末端安装行波测量装置能够对配网线路单相接地故障进行有效测量。

当配电线路中出现线路单相接地故障时，初始行波将通过故障点直接到达测量点，拥有最短的行波传播路径。

发射波在朝着测量点进行传播时，会比初始行波的传播时间更长，其传播距离相当于初始波与分支反射波的传播路径之和。

由于配电网中具备众多长度各异的分支线路，
行波在传播过程中在不同分支线路位置中形成的反射过程、发射波传播路径等皆存在不同。

Ｍ代表变电站内行波测量点；Ｎ代表线路末端行波测量点；Ｂ，Ｅ，Ｉ代表配电线路中各线路分支点；剩余字母皆代表线路末端。

图２中给出了由长到短４条行波传播路径。

其中，路径１为故障行波至Ｍ点的传播路径，该路
径主要经过故障点直接传播至Ｍ点中；路径２为故障行波经过Ｂ－Ｄ分支线路时
形成一次反射波后到达Ｍ点的路径；路径３对应故障行波于Ｂ－Ｄ分支线路传播时，遇到波阻抗不连续点时而形成两次发射后到达Ｍ点的传播路径；路径４对应
故障行波在经过分支点Ｅ及故障点ｆ之间时，遇到波阻抗不连续点形成１次发射
后到达Ｍ点的路径。

3小电流接地系统改造为低阻接地系统
近年来,国内部分供电公司已经或计划将不接地或谐振接地系统改为低阻接地系统,其主要目的是解决单相接地故障保护问题,避免系统长期带接地点运行带来
的人身安全与大面积停电风险;另外一个考虑是电缆网络里消弧线圈灭弧改进供电
可靠性的效果不明显。

小电流接地系统改为低阻接地系统仅适用于纯电缆网络,因
为架空线路瞬时性故障比例高,系统改造后保护跳闸率显著上升;而且低阻接地系
统的零序过电流保护达不到可靠切除高阻故障的目的。

小电流接地系统改为低阻
接地系统,除在变电站安装接地电阻装置以及断路器、配电变压器(简称配变)处加
装零序电流保护外,还要改造其中电气装置的接地装置,以限制接地故障时地电位
的升高,减少触电风险。

电气装置发生绝缘击穿故障时,其外壳(地)电位的升高取决
于接地电流与接地装置接地电阻的大小。

小电流接地系统接地电流小,所允许的接
地装置接地电阻值相对较高。

行业标准DL/T621—1997规定,小电流接地系统接地
装置接地电阻最大值为10Ω。

而低阻接地系统接地电流大,标准规定的接地装置接
地电阻最大值为5Ω。

因此,改变小电流接地系统接地方式时,需要逐一排查接地装
置接地电阻,对不满足要求的进行改造。

中国小电流接地系统中配变保护接地一般与低压系统工作地共用接地装置,接地装置接地电阻小于4Ω。

根据GB50613—2010标准,不接系统接地电流与谐振接
地系统补偿后的接地电流都小于10A,这意味着配变出现绝缘击穿时,其外壳地电位升高小于40V,这与欧洲标准PrEN50179地电位升高小于150V的要求相吻合。

4作用原理以及作用
首先，为了确保10kV馈电线路的主变线圈和断路器不受破坏，需要设置电
流速断保护，考虑到10kV馈电线路的实际情况，可以采用闭锁重合闸作为电流
速断保护的主要方式。

其次，对于采用架空线与电缆混合出线的电力线路，为了
保证其供电的连续性，可以选择单项接地故障三相一次重合闸。

最后，实际运用中，对于三相一次重合闸方案的运用要根据现场的具体情况来灵活对待。

例如，
一些距离变电站比较远的开闭所，发生短路事故时，故障电路的电流比较小，可
以考虑采用开关位置不对应重合闸启动方案。

该方案的优点在于工作原理简单，
安全可靠。

但是该方案的缺点也很明显，在继电器接点异常、断路器辅助触点接
触不良等情况下，容易无法启动，因此要根据闭合所实际的情况来酌情使用。

观
察10kV中性点经过16Ω电阻接地的运行情况后，对于电力系统新建站的10kV电路保护重合闸简化方面又提出了新的要求。

首先，对于不经电流闭锁启动重合闸，可以考虑采用经常使用的“不对应启动重合闸”方式，利用其简单安全的特点保证
电力供应的持续性。

其次，对于经电流闭锁启动重合闸，其电流值的控制应该根
据具体情况进行不同操作。

如果动作电流大于额定流值，需要保护不重合；如果
动作电流小于额定流值，应该进行重合。

最后，在重合闸功能投退时需要增设硬
压板，使工作人员能够更加方便、快速地进行重合闸的投退工作。

结束语
随着整个社会用电量的增加，配网系统承担着越来越大的用电负荷，再加上
多种因素的干扰，使得配网面临多方面的故障威胁，其中单相接地故障不仅会影
响配网持续供电，还可能造成电气设备故障。

对此必须重视分析单相接地成因，以及科学的排除方法。

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