10kV配电线路断线故障分析

10kV配电线路断线故障分析
摘要：本文分别从单相和多相线路分析了发生断线故障后故障点的电流和电压
变化特征，然后对单相和多相断线及接地复杂故障进行了分析，最后根据分析确
定故障发生的位置。

关键词：10kV断线故障诊断
配电网是电力系统的重要组成部分，直接面向用户网，配电网决定了经济发展水平及人
们的生质量。

目前我国大部分城市采用的是10kV电压等级向用户供电，由于传统“重发、轻配、不管用”思想的影响导致我国配电网建设速度与国民经济增长速度不匹配，配电网供电可靠性与供电质量难以较好的满足经济快速发展的需求。

经常出现配电线路的断线故障，严重
影响人们生活生产。

因此，做好10kV配电线路的断线故障诊断具有重要的意义。

1单相断线及接地复杂故障保护判据
1.1单相断线故障后断线故障点两侧的电流电压变化特征
10kV配电线路正常运行时，三相电压对称，此时线路产生的负序电流很小。

单相断线后
故障线路负序电流明显变大，而其它非故障线路负序电流变化很小。

单相断线故障产生的负
序电流绝大部分是由断线故障点沿故障线路流向电源，而非故障线路中流过的负序电流很小，其方向为由母线流向线路。

单相断线故障后断线故障点两侧的电压变化特征为电源侧故障相
电压升高，最高至故障前相电压的1.5倍；电源侧零序电压增大，最大为故障前相电压的0.5倍，电压大小与断线故障点位置有关；两非故障相电压降低且相等，最低降至故障前相电压
的0.866倍，电压大小与断线故障点位置有关；电源侧线电压对称，不影响对非故障线路负
荷的供电；负荷侧零序电压增大，最大至故障前相电压的0.5倍，电压大小与断线故障点位
置有关；负荷侧线电压不再对称，影响对故障线路负荷的正常供电。

1.2单相断线及接地复杂故障分析
可以釆用负序电流或正序电流变化量为单相断线及接地复杂故障判据，实现断线故障检
测功能。

基于负序电流故障判据是利用负序电流为故障特征进行故障检测。

10kV线路发生单
相断线、单相断线加电源侧接地、单相断线加负荷侧接地故障后，故障线路的负序电流变化
特征比较明显，数值上比非故障线路的负序电流大很多。

其负序电流的方向与系统的负序电
流方向相反，而非故障线路的负序电流与系统侧的负序电流方向相同。

同时单相断线故障前
后存在很大的正序电流变化量，可明显区分非故障线路。

故障发生后通过故障线路的负序电
流很大，而通过非故障线路的负序电流很小，以负序电流为故障判据。

基于正序电流变化量
可以通过比较正序电流变化量大小来作为单相断线及接地复杂故障判据，某条线路正序电流
变化量的整定值按躲过其它线路单相断线时该条线路产生的正序电流变化量来整定。

当某时
刻某条线路的负序电流或正序电流变化量超过整定值时，表明此线路为故障线路，此时刻为
故障发生时刻，可能发生了单相断线及接地复杂故障。

1.3故障区域定位与故障类型诊断
单相断线与单相断线加接地故障后故障点两侧电压变化特征，所以根据电压变化实现故
障区域定位与故障类型判断。

断线后故障故障点两侧的相电压变化情况不同，两侧零序电压
变化亦有各自的特点，因此可以将线路分成几个区段，每个线路节点处装设电压监视装置(比
如电压互感器)或带开口三角形的TV，当故障发生后，采集每个线路节点的相电压或零序电压，上传至变电站。

如果含有两个相邻节点的相电压或零序电压(TV开口三角形电压)变化情
况不同，那么这两个线路节点之间的区段即为故障区段。

2 多相断线及接地复杂故障诊断
2.1两相和三相断线后断线故障点两侧的电压电流变化特征
两相和三相断线后断线故障点两侧的电压变化特征为电源侧两故障相电压相等且升高，
最高升至故障前线电压水平；两非故障相降低，最低降至0；电源侧零序电压增大，最大等
于故障前相电压；负荷侧三相电压相等且降低，最小降至0；负荷侧零序电压增大，最大至
故障前相电压，且与负荷侧相电压相等。

负荷侧线电压不再对称，影响对故障线路负荷的供电。

当线路发生三相断线后，三相电流均为零，则系统中序电流也为零。

断线故障点电源侧
电压保持不变，与故障前电压一致，而负荷侧由于与线路断开，失去电压，故各相电压降为零。

此时线路如同空载线路，无负序和零序分量出现。

虽然故障后无电流量，但故障前后仍
然存在相电流变化量与正序电流变化量。

2.2多相断线及接地复杂故障判据
线路在单相断线及接地复杂故障时可采用负序电流作为故障判据，而线路发生两相或三
相断线故障时，电流变化特征相同，可以统一考虑，故障后负序电流为0。

当某线路中正序
电流变化量值超过整定值时，表明此线路为故障线路，此时可能发生多相断线及接地复杂故障。

负序电流不能再作为多相断线故障判据，故障前后存在很大的正序电流变化量，因此可
以釆用正序电流变化量来作为多相断线及接地复杂故障的故障判据。

己知线路发生多相断线
及接地复杂故障时，电流全部变为0，因此基于故障后电流值作为辅助判据并不难判断此种
断线故障，则多相断线及接地复杂故障的判据为检测故障后正序电流变化量是否超过整定值，当超过时，若三相TA或两相TA测量故障后电流值为零，则确定故障为多相断线及接地复杂
故障。

2.3故障类型与故障区域定位
1）对于两相断线故障，断线故障点两侧电压变化特征。

电源侧两故障相电压相等且升高，最高升至故障前线电压；其它一相电压降低，最低降至0。

负荷侧三相电压相等，最小降低
至0。

电源侧零序电压增大，最大等于故障前相电压；负荷侧零序电压也增大，最大等于故
障前相电压，但二者不相等可知电源侧与负荷侧TV开口三角电压均小于100V，其大小的具
体分配取决于故障发生位置。

当末端断线时，电源侧TV口三角电压接近0；负荷侧TV开口
三角电压接近100V。

始端断线时，电源侧TV开口三角电压接近100V；负荷侧TV开口三角
电压接近0。

2）对于两相断线加负荷侧接地故障，断线故障点两侧电压变化特征。

电源侧零序电压等
于故障前相电压，负荷侧无零序电压。

故电源侧TV开口三角电压为100V，发接地信号；负
荷侧TV开口三角电压为0电源侧故障相电压降为0，其余两相升至故障前线电压。

负荷侧三
相电压均降至0。

3）对于两相断线加电源侧一相接地故障，断线故障点两侧电压变化特征。

电源侧接地相
电压变为0，其它两相升至故障前线电压。

电源侧零序电压等于故障前相电压，负荷侧零序
电压等于故障前线电压。

故电源侧TV开口三角电压为100V，负荷侧TV开口三角电压为
173V，二者均发接地信号。

4）对于三相断线故障，断线故障点两侧电压变化特征。

电源侧与负荷侧零序电压均为0。

因此根据检测到的故障点两侧相电压值或TV开口三角电压就能进行故障区域定位与故障类
型的判断。

电源侧各相电压不变，与故障前相电压相等；负荷侧各相电压降为零。

3 结语
10kV线路长期暴露在外部环境中,其运行环境恶劣,容易发生断线故障,影响供电的安全性
与可靠性，因此，要更进一步提高对10kV配电线路的故障诊断分析。

参考文献
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