基于10kv架空线路单相接地故障定位方法

基于10kv架空线路单相接地故障定位方法
摘要：在电网系统中，10KV架空线路具有十分重要的意义。

一旦发生故障，便
会带来许多问题，除了会严重影响供电系统的安全之外，还会带来一系列其他部
件的故障，以及带来多线路故障的发生，所以相关研究人员应该加大力度，对
10KV架空线路单相接地故障定位方法进行深入研究和探索。

笔者在本文中先是阐述了故障定位的必要性，再分析了当前一些常用的故障定位措施。

关键词：架空线路；故障定位；解决措施；电网
前言
由于10KV架空线路的特殊性，发生单相接地故障的次数相对较多，而且会导致故障跳闸，从而使得电器装置发生故障、继电保护设备失效，更严重的时候甚
至会发生配电线路大面积断电。

一旦这些问题产生，便会给配网造成大量损失，
以及引起用掉事故，造成人员伤亡[1]。

在引发架空线路故障的原因中，最常见也
是最主要的原因，便是单相接地故障。

1、10KV架空线路单相接地故障定位的意义
在电网系统中，当单相接地故障时，会产生许多危害，具体如下：
1.1首先，由于当下10KV输电线变压器基本上采用的都是三角形连接方式，
所有都没有设置消弧线圈，当其中一个线路发生单相接地故障的时候，剩下的线
路电压便会发生跳动，从而用电设备进入过电压模式，导致两点甚至多点的故障
短路，由此带来大范围的跳闸停电，有时候也会造成电缆的烧毁，带来巨大的经
济损失。

1.2此外，由于配电网一般会采取中性点接地模式，当线路发生单相接地故障的时候，由于低阻抗短路回路不能够正常形成，所以接地短路电流会比常规情况
要小很多，从而出现小电流接地的情况，此外，由于电网结构一般是单端电源供
电的树形结构，所以当出现单相接地故障的时候，不能迅速找出故障所在具体位
置以及相应相位，从而找不出故障具体发生位置[2]。

当前，普遍使用的方法是拉
路法，通过单相接地选线，以及人工排查的方式，去不断测试出故障接地的方位，这种方法不仅影响了供电恢复的时间，也会给供电部门的经济成本带来一定的影响。

1.3从以上两点可以得知，对于10KV架空线路单相接地故障来说，一方面会
影响架空线路自身的运转和运行情况，从而导致供电质量不够，另外，还会因此
而带来其他比较严重的供电系统的损坏，增加设备使用风险。

同时，由于当前故
障定位技术比较落后，不能够满足先进的电力系统的需要，因此定位技术需要引
起足够的重视和研究，确保电网平稳运行。

2、10kV架空线路单相接地故障的定位方法
2.1原始故障定位方式
一般来说，当10KV架空线路配电网单相接地故障发生时，供电企业会使用人为巡检的方式对故障线路进行依次摸排、巡查，一点一点地发现故障点，并予以
解决。

这种人工方法不仅耽误的时间长，而且投入的人力物力巨大，除了用户不
能正常用电之外，也会给供电公司带来一定的经济损失。

因此传统的单相接地故
障定位方法已不适用于当下，应该针对常见故障研究出新的定位方法。

2.2现代故障定位方法
2.2.1阻抗法。

在10KV架空线路配电网单相接地故障发生的时候，检修人员
可以对故障线路进行电流、电压进行检测，从而得知故障回路的阻抗，接着假设
架空线路是均匀的，因此长度和阻抗是正比关系，这样算来，就能得知故障线路
的大概位置。

这种阻抗法花费成本低，而且操作简洁安全，与此同时，它的不足
之处在于容易受到路径阻抗等因素的影响从而数据存在误差。

一般来说，阻抗法
常用于结构比较基础以及线路清晰的架空线路上[3]。

由于阻抗法的局限性，不能
够真正排查出故障的发生位置，所以进行具体排查还需要一定的时间，因此不适
用于结构复杂，支线多的电路网中。

阻抗法一般不会单独使用，仅作为附加的辅
助性方法去进行故障定位。

2.2.2注入法。

所谓注入法，也就是交流注入法，实际操作方式为：借助重合器，隔离出发生故障的线路，接着输入高压信号，并控制线路电流在一百到两百
毫安之间，接着使用检测器对架空线路进行逐级检查，检查顺序为隔离段的初始
位置，一直到隔离段末尾，在这过程中，如果发现某一点存在两倍的信号差，那
么基本上可以判定故障发生点。

电流注入法也存在一些不足，这是因为一般情况下，架空线路与地面之间有十米左右的距离，之间的电流不大。

由于检测的信号
与流经线路的信号是正比关系，所以检测器不需要太高的精确性，在故障点附近，检测信号的差别尤其明显，因此容易被检测出来，从而科学性地找出故障点位置，具体应用的信号源结构如下图所示：
图2：注入法结构图
当配电网处于正常工作状态的时候，AN端的电压应该与BN端以及CN端相同，如果A相发生故障，导致短路，则A端电压为零，但是此时B端电压和C端
电压并不为零，所以可以根据参照相电压的改变，找出故障的位置。

如果能够在
A相注入电流，那么经过接地点的时候，A相会产生磁场，从而根据磁场情况找
出相应的故障点。

2.2.3行波法。

众所周知，当架空线路发生故障时，便会产生故障行波。

检修
人员可以根据行波在母线与故障点之间来回传送所消耗的时间，来测算出故障发
生的地点，或者根据行波抵达两侧的时间差来推算出故障距离母线的位置，一般
所用的行波法有四类。

（1）A类行波定位，主要是借助故障发生时出现的行波，从而得知单端故障
的具体位置。

（2）B类行波定位，主要是借助故障发生时出现的行波，从而得知双端故障
的具体位置。

（3）A类行波定位，在产生线路故障的时候，通过人工的方式输入脉冲信号。

（4）E类行波定位，单线接地产生故障之后，当开关重合闸的时候，进行电
流脉冲的输入。

与此同时，故障点的存在会影响行波的运行，这是由于故障点前后的波形差
别较大，因此故障点的相位差会产生改变，当故障区被成功定位之后，借助行波
能量，可以找出具体故障点所在。

10KV配电网相对来说，较为简单，整体稳定，因此通过路程和速度的关系，可以得知行波到达故障点的时间，从而推算出行波
能量。

一旦发现某处的行波能量异常，处于上升状态，便可得知故障点为能量较
高一端。

由于原理简单、操作便捷，不会受到过多外部因素的影响，因此行波法
在实际应用的时候，要想真正实现故障定位的效果，只需要捕捉行波波头，测算
出行驶实际，从而便可进行位置推算。

当然，行波法也有一定的局限性，这是因
此行波信号是带有传播性质的，一种混合信号，外来的信号会对行波的精确性带
来干扰，再加上传播方式的不同，频率分量得不到控制，因此会导致行波发生畸变，从而降低行波定位的准确性。

3、结语
由于10KV架空线路存在许多分支点，节点也较多，因此它的构造比较复杂，这就使得故障点的排查比较困难。

因此相关研究人员应该予以重视，加大研究力度，争取研发出更多更精确地故障定位方法，来保证架空线路的平稳运行。

参考文献：
[1]付文林. 10kV配电线路单相接地故障分析与处理[J]. 农村电工，2017（1）：35-35.
[2]李伟新. 配电网10kV单相接地故障快速定位技术及其应用[J]. 电世界，2017（10）：30-33.
[3]张闻. 10kV配电线路接地故障快速定位方法的探讨[J]. 电工技术，2018（3）：94-95.。