配电混合线路单相接地故障区段定位技术

配电混合线路单相接地故障区段定位技术
发布时间：2022-05-07T04:59:43.971Z 来源：《中国电业与能源》2022年1月2期作者：元世鹏
[导读] 配电混合线路故障定位主要包括：故障选线和故障区段定位。

根据利用信号的形式可以分为主动法和被动法，元世鹏
杭州祥安电力设计咨询有限公司 310051
摘要：配电混合线路故障定位主要包括：故障选线和故障区段定位。

根据利用信号的形式可以分为主动法和被动法，其中主动法也称为注入信号法，在扰动信号注入不同健全线路后，研究单相接地故障电流的变化规律，提出了基于并联电阻扰动信号来进行配电网的故障定位方法；在离线模式下，向线路首末端的三相先后注入相同的高压脉冲来进行多段检测定位。

注入法应用效果较好，但当故障点的过渡电阻较大时会使得定位结果受到线路分布电容的影响，且提高了装置操作复杂度。

被动法主要包括电气参数计算法和多点测量法等方法。

基于此，对配电混合线路单相接地故障区段定位技术进行研究，以供参考。

关键词：配电混合线路；单相接地；故障区段；定位技术
引言
配电网结构复杂多变、随机性故障频发，其中约70%以上的故障为瞬时性接地故障。

为提高系统供电可靠性，中压配电网一般采用小电流接地方式，包括中性点不接地、中性点经消弧线圈接地等形式。

但随着配电网规模不断扩大以及电缆线路的大量使用，单相接地故障电流剧增，故障点电弧难以自行熄灭。

1电力配电系统防雷与接地技术原理
雷电作为一种自然现象，主要是由于有大量正负电荷的云。

到达地面上不同电荷或凹凸量的一定距离的云时，会产生放电现象，同时产生闪电和雷声。

在这一过程中，闪电引起的闪电和直接闪电可能对人、牲畜或地面设备造成损害。

对于配电系统，闪电以高压的形式击中输电线路或设备，甚至可能突破绝缘保护层，导致爆炸、火灾等危险，导致停电。

不仅闪电产生的电磁冲击和电排斥会严重损害配电系统，因此有必要采用防雷接地技术来保护配电系统。

主要的技术原理是，根据闪电的特性，闪电产生的电流通过电线输送到地球，从而防止电流通过相关设备，保护配电系统。

该方法主要采用金属导体吸引闪电，并采用接地网引导电流，从而最大限度地减少闪电对电力系统的破坏。

2配电线路受到雷击的原因分析
（1）雷电具有高辐射、超高温度和穿透性强等特性，会对高压配电线路造成破坏，在阴雨潮湿气候下很容易对塔台产生毁损。

（2）在雷电天气时，配电系统容易被雷电击中，导致通过设备的瞬时电压增大，进而令配电系统容电、变电设备产生击穿事故，对全配电线路运行产生严重影响。

（3）施工人员雷雨天施工容易受到雷击伤害，其原因是配电网络普遍布设位置较高，由于其导电性引发的引雷效应容易令检修施工人员受到身体伤害。

对于10kV配电线路易于遭到雷击损害的原因有：一方面，线路未配备符合实际应用的防雷效果合适的保护装置，此种状况在经济欠发达地区时有发生，其对应的配套设施和防雷设施不能及时加以更新，这就导致了上述地区配电设备强度不足；另一方面，线路绝缘效果差也会导致此类事件发生。

在线路受到雷电影响时，线路的低绝缘性导致无法阻挡表面急速增长的电压值，进而导致线路被击穿且难以在短期内获得维修，造成电路故障，对群众正常生产生活产生干扰。

最需要关注的是配电公司在安装配电线路的过程中安全隐患过多，此类问题多是人为造成的，其原因为电力公司未在线路检测时进行质量控制，也未周密筹划防雷处理，这就对电路的稳定性和安全性造成了严重影响。

3配电混合线路单相接地故障解决措施
3.1设计保护插件结构
配电线路行波命名识别后，保护插件可以集成到电路中，以保护线路中的供电设备，避免供电异常和电路或短路引起的供电损坏。

其中，保护插件的结构由高速A / D开关、双端口RAM配置、滤波器调节器、模拟开关、继电器芯片等组成。

当前端检测到线路运动轴异常时，对应于零序电流和阻抗的电压信号通过极限频率传输通道进入滤波电路的控制通道。

此时，模拟开关根据信号的采样频率来调节和控制传入信息。

通常，信号的采样频率为500 ~ 800 kHz。

为满足实际保护要求，可将A/D转换频率设置为1 MHz，采样行波数据存储在RAM 配置空间中。

双端口结构将回收数据信息并实时更新新收集的8毫秒数据。

上述所有进程都是在CPLD芯片的控制下实施的。

为了进一步满足高效保护的要求，行波信号处理电路由DSP芯片控制，芯片何时从RAM空间输入采样数据。

假设输入结果确定行波满足配电线路的保护要求，行波模块通过母线线路驱动前端通信程序，实现配电线路电气设备的运行保护。

3.2计算机与通信设备的接地措施
计算机和通信设备是配电系统不可或缺的组成部分，依赖于建筑物的保护。

建筑物的防雷接地应根据需要加强。

同时，设备的接地操作本身应按照要求进行，以保证其正常运行。

计算机和通信设备与配电系统之间的通信通常通过通信电缆和天线的连接进行。

为了确保正常通信，外部电缆层应与地面连接，实施多次重复接地，并应连接到建筑接地网，构建具有潜在防雷系统。

同时可以安装避雷针以加强防雷效果。

建筑物中的计算机和通信设备应合理分层，防雷措施应循序渐进。

建筑物和电源的防雷用户应是第一层，机房和设备连接的防雷用户应是第二层，形成防雷接地系统，从根本上防止闪电电压的冲击和侵入，从而确保建筑物内相关设备的正常运行。

3.3强化配电线路的绝缘能力
电力运营单位应当根据配电线路工作环境对线路绝缘进行强化，并定期对供电线路绝缘效果进行核验。

需要检查的内容包括接地装置是否可以正常运行，设备是否存在绝缘缺陷，并做到及时严谨规范，发现故障及时修正。

依据防雷要求配置配电线路绝缘辅助设施。

电力企业应当对绝缘设施进行规划并准确处理，以确保配电线路防雷水平合格，有效防范配电线路受到雷击的可能性。

3.4自适应有源消弧的基本流程
当配电网未发生接地故障时，线路电流变化量为0；当配电网发生接地故障时，故障相线路电流变化量远大于非故障相，且根据KCL定律，故障相电流变化量与非故障相电流变化量相位相反。

因此，可作为配电网故障感知、故障选相的判断条件。

自适应有源消弧流程。

首先根据零序电压和线路电流，判断是否发生故障。

配电网未发生故障时，ASC处于无功补偿模式。

配电网发生接地故障后，进行故障选相
并计算故障相负载电流I?Lφ，经非故障相ASC桥臂注入消弧参考电流。

经短暂延时后，减小注入电流以判断故障是否消除。

根据电路齐性定理：在线性电路中，当激励电流减小时，响应的零序电压也将同比例减小，判定故障消除，否则故障未消除。

若故障消除，配电网恢复正常运行；若故障未消除，判定为永久性故障，选出故障线路并隔离。

故障相接地法投运时冲击电流较大，有可能威胁人身、设备安全；有源电流消弧方法不仅需要测量对地参数，且存在高阻接地故障消弧时间长的问题；有源电压消弧方法虽不用测量对地参数，但在低阻接地时，可能受线路阻抗影响而导致故障残流较大；改进电压消弧方法虽然适用于低阻接地，但需要测量对地参数；综合消弧方法虽可规避有源电压和电流消弧方法的不足，但该方法存在严重的暂态切换问题。

结束语
要有合理的防雷措施，根据线路的重要性、地形地貌、改造难度、运营年限、工程造价、维修难度和线路条件，通过多角度、多维度和具有差异性的思维方式进行互相补充，同时要考虑经济性和安装简便性，尽可能避免绝缘子的损坏、雷击断线或短路接地等状况，并结合实际应用对绝缘进行配置，辅助以合适防雷手段，对雷击跳闸率进行控制。

参考文献
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