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
发表时间：2019-06-21T16:49:42.283Z 来源：《河南电力》2018年22期作者：梁庆斌
[导读] 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。

（广东电网有限责任公司肇庆广宁供电局 526300）
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.。