配电线路单相断线故障保护方法

配电线路单相断线故障保护方法

陈勇

国网新疆电力有限公司塔城供电公司， 新疆 塔城 834700

摘要：随着我国的经济在快速的发展，社会在不断的进步，我国的综合国力在不断的加强，为了减小单相断线故障对供电质量造成的不良影响，针对配电线路单相断线故障，提出了一套系统的保护方法。利用电路原理和中性点电压偏移理论，对简单断线故障和伴随接地的复杂故障情况下线路首末两端电压和流经线路的电流特征进行了分析，总结了各电气量的变化规律，提出了一组由电流判据和电压判据组成的单相断线故障判断和保护方法。研究了基于电压判据的断线故障类型及故障区段的判断方法，进一步分析了不对称运行、互感器断线等异常情况对所提判据的影响和相应的改进方案。利用PSCAD/EMTDC仿真软件进行了算例仿真，结果验证了理论分析结果的正确性和断线故障保护方法的有效性。

关键词：配电线路；断线故障；故障诊断；断线保护

引言

配电线路的运行环境复杂，因此容易受到外界的影响，发生断线故障，因此加强配电线路的断线故障的检测就尤为重要，直接关系到整个电网的运行水平，为了确保配电线路运行的安全性，本文将从配电线路断线故障原因出发，深入研究配电线路断线故障的检测与定位技术，以供相关从业人员借鉴学习。

1单相接地故障分析

1.1单相不断线接地故障

该故障主要表现为：故障相电压降低（不完全接地）或为零（完全接地也即金属性接地），另两相电压升高，大于相电压（不完全接地）或等于线电压（完全接地），稳定性接地时电压表指针变化较小，若电压指示变化频繁，则为间歇性接地。中性点经消弧线圈接地的系统，则可见消弧线圈动作，产生中性点电流。发生弧光接地时，可能还会产生弧光过电压，非故障相电压升高较大，甚至可能烧坏电压互感器。

1.2恶劣天气

夏季是雷雨天气多发的季节，雷雨到来时常挟带着强风、暴雨、闪电、雷击，甚至还会伴随着冰雹或龙卷风出现。孝昌县地区线路大多依然采用传统的防雷保护设施，防雷性能较差难以满足如今配电网发展的需求，当雷直击导线和塔顶时，使线路表面的电压值剧增超过线路绝缘耐压水平时，配电线路将会被击穿，容易引起线路断线故障。线路上电气设备老化严重加上自身工艺质量差容易被雷击穿，从而绝缘性能大大降低或导线脱落到横担上引发接地故障。孝昌县地处大别山南麓，以丘陵山地为主，部分农网线路处山区，冬季尤其是入冬和倒春寒时易遭受覆冰灾害，诱发导线舞动，发生线路过荷载和绝缘子串成频繁冰闪等事故，造成杆塔螺栓松动导线脱落、倒杆断线、绝缘子绝缘强度降低甚至损坏等现象。大风天气，树枝、路边广告牌、彩钢板等异物被风吹起搭落导线上，压断线路而发生接地故障。

1.3单相断线负荷侧接地故障

由于是负荷侧接地，在系统变电站的绝缘监视指示变化很小，绝缘监视变化的原因是断线后的电容电流变化引起的。断线点后的线路与系统通过配变联系，其电容电流值减小为零，若断线后的线路所占配电系统线路总长度的比重较小，这种变化基本可以忽略。

1.4主馈线故障

故障发生在主馈线上，母线至故障点沿线各测量点都会感受到断线故障特征，若存在分支负荷电流，则越靠近故障点感受到的断线故障特征越明显，而故障点下游所有测点感受到的故障特征相同。若分段开关采用断路器，为确保选择性，可采取阶梯时限配合原则来确定不同位置处断线保护的动作时限，越靠近电源，动作时限越大。若只有馈线出口开关是断路器，其他分段开关是隔离开关，则馈线出口开关可设置最小动作延时，然后依靠自动化系统根据电压变化确定故障所在区段并隔离故障，然后恢复对非故障区域的供电。

2配电线路单相断线故障保护方法

2.1单相断线故障的检测

断线保护启动后，需对是否发生断线故障以及断线故障位置做出判断，本文选择易获取的相电流和相电压构成断线故障判据。其中电流判据为主判据，用来判断是否发生断线故障；电压判据为辅助判据，主要用来确定是否接地和故障位置。当系统处于轻空载运行状态时，直接采用电压判据作为断线故障的主判据。

2.2配电线路断线故障的精确定位

切断测试技术与脉冲电流法都是配电线路断线故障的常见定位方法，在实际的检测与定位过程中，存在一定的误差，因此相关工作人员应该使用释放音频信号等技术，作为辅助定位的方法。首先，相关工作人员应该对配电线路故障点进行粗定位，在一定范围内找到故障点的位置，然后对其施以高压脉冲电流，并用专业仪器对线路两端的电源电阻进行测量，从而对配电线路断线故障点进行准确定位。在最终定位之前，相关工作人员要注意采取保护措施，以免在精确定位的过程中，对配电线路造成损害。

2.3单相接地处理方案

造成配电线路单相接地原因大致有：配电变压器台上的熔断器绝缘击穿；导线断线落地或搭在横担上；导线在绝缘子中绑扎或固定不牢，脱落到横担或地上；因风力过大，导线与树木刮擦；配电变压器高压引下线断线搭落在横担上；配电变压器高压绕组单相绝缘击穿或接地；绝缘子、避雷器等绝缘击穿；同杆架设导线上层横担的拉线一端脱落，搭在下排导线上；鸟害；飘浮物（如锡箔纸、铁丝等）及其它偶然或不明原因。当10kV配电线路发生单相接地时，监控人员应及时汇报调度员并做好记录。调度员一般可以通过逐条试拉找出接地线路。试拉时要遵循以下原则：先拉架空线路后拉电缆线路；先拉分支多线路后拉分支少线路；先拉较长线路后拉较短线路；先拉负荷轻的线路后拉负荷重的线路。当拉开某条线路时，系统接地信号消失，则该线路就是发生单相接地的线路。找出接地线路后调度员应立即通知变电站运行人员去站内检查设备、通知配电线路运行维护人员巡线、通知高压检查员检查用户设备。在系统未发生谐振前，接地线路一般仍可以继续保持运行1~2h。

2.4加强线路运行管理

定期组织线路巡视，发现缺陷及时处理。入冬前对易覆冰区域电气设备进行全面检查，如紧固每一个螺丝、补齐缺失器材、更换不达标的绝缘子等。在导线上安装阻雪环、平衡锤，使聚结在导线上的冰雪自行滑落；或者在线路上涂一层憎水性和憎冰性的固体涂料，减少水和冰的附着力，以提高线路抗覆冰的能力。

结语

1)配电线路发生单相断线故障后，负荷侧线电压不再对称，会出现负序和零序分量，影响负荷的正常工作，需要尽快隔离故障。2)断线故障发生后电源侧线电压仍然对称，不影响同一母线上其他非故障线路的正常供电，但会出现零序电压，对系统绝缘有不利影响。3)断线故障不会带来电流的突增，但会导致某些相电压的升高，因此对保护的快速性要求可稍低。4)依据故障线路各相电流、电源侧和负荷侧各相电压的变化规律，能够对是否发生断线故障、断线故障类型及断点所在区段进行可靠判断。5)与采用序分量的断线保护判据相比，基于相电流、相电压的判据不仅实现方便，而且能够较好克服互感器断线、非全相运行、系统不对称等异常情况的影响，对于轻空载线路断线故障也能够正确判断。

参考文献

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