10kV 配电线路的接地故障快速定位研究

10kV 配电线路的接地故障快速定位研究

杨文喆

山东金城建设有限公司 山东淄博 255100

摘要：10kV配电线路系统通常为小电流系统，当发生接地故障时由于线路整体电流波动较小，因此很难及时对故障进行定位。需要了解接地故障的情况同时掌握定位方法，才能将接地故障带来的影响进行最小化处理。

关键词：10kV；配电线路；接地故障；快速定位

1 10kV配电线路接地故障概述 　　从10kV配电线路运行现状来看，其中10kV配电线路中单向接地故障发生概率较高，在10kV配电线路中，架空线路产生此类故障可能性较高。由于架空线路长期存在于自然环境中，受到恶劣天气影响较大，容易诱发单相接地故障。单相接地故障产生的短路故障电流较小，其发生的故障为暂态性故障，其中10kV线路三相电压将会保持对称状态，产生的供电影响较低。能有效运行1小时左右。对此类故障如果未能采取及时处理措施，将会导致故障电压逐步升高，产生非故障区域绝缘破坏现象，会导致各个相间产生短路问题。其中10kV配电线路产生的故障为永久接地故障。故障电流持续时间较长，对区域配电网运行安全以及变压器运行稳定性产生较大影响。当10kV配电线产生故障之后，要及时进行故障定位与控制，提高高压设备运行稳定性，确保能安全供电^[1]。

2 10kV配电线路接地故障与原因分析 2.1 10kV配电线路接地故障概况 　　某供电企业10kV配电线路采用小电流接地系统，其中性点运用的消弧线圈方式进行接地。在2018年期间，10kV配电线路共发生了24次故障，其中包含29.2%的故障单项接地故障。经过调研发现，在我国10kV配电线路系统中，单项接地故障发生概率高达85%。其中，因为10kV配电线路为架空线，其在运行过程中常常会受到恶劣天气的影响，通常大风、大雪、雨季等特殊天气时，会增加10kV配电线路接地故障的频率。由于10kV配电线路系统在发生接地故障时，并不会产生较大的电流，如暂态性故障线路中三相电压基本对称，不会影响供电的质量，不过在1～2h后，常常会出现断路器跳闸问题。如果不能及时对10kV配电线路接地故障进行处理，会导致系统中低电压增加，进而因为绝缘破坏而导致相间短路问题。如果10kV配电线路接地故障为永久性故障，则会影响配电网变压器运行的稳定性、安全性，进而影响供电企业运行的稳定性。 2.2 10kV配电线路接地故障原因 　　10kV配电线路接地故障可能是由多方面原因导致的，在进行故障排查前，首先要对其故障原因进行了解。从以往的配电线路维护检修工作经验来看，引起10kV配电线路接地故障的原因主要包括：（1）自然环境因素，主要是指天气因素，比如出现大风、雷雨天气时，容易发生单相接地故障，因倒杆等问题而出现断线接地。雷雨天气也可能导致变压器绕组绝缘体被击穿，或导线分支熔断器绝缘体被击穿，进而引发单相接地故障。（2）外力作用破坏，主要是指人为破坏问题。许多配电线路都是沿道路进行布设的，在道路施工过程中，容易导致地下电缆或电杆受到破坏，进而引发接地故障。随着城市化进程的不断加快，市政施工项目越来越越多，因外力作用破坏引起的电路接地故障几率也有所上升。此外，也存在人为恶意破坏、偷盗电缆设备等现象，都会引发接地故障问题。（3）设备自身故障问题，由设备原因引起的线路接地故障占较大比例，主要表现为设备绝缘子击穿故障。随着配电线路及设备使用时间的推移，设备和线路会出现老化现象，机械强度明显下降，进而容易出现设备故障问题。比如配电变高压引下线发生断线故障等。在配电线路故障检修过程中，设备故障也是重点排查的问题。（4）设计缺陷问题，在10kV配电线路的设计过程中，可能由于未充分考虑实际电力负荷的分配情况，导致电源点与用电负荷分布不均衡。在投入使用后，线路长时间保持过载运行状态，会引发线路过热、烧断等问题，进而引发接地故障。

3接地故障快速定位方法

3.1对10kV配电线路接地故障进行快速定位的人工定位法

10kV配电线路发生接地故障时，如果没有有效的辅助方法通常既可以通过人力对接地故障进行快速定位。人工定位法通常指的是人力线路巡回法，工作人员可以通过故障提示沿线路进行巡查，从而对故障发生点进行排查。当前的10kV配电线路多使用小电流系统，发生接地故障时出现的电流波动较小难以被仪器察觉，这样就会导致故障提提示无效，工作人员无法在第一时间对接地故障发生点进行排查，因此这一定位方法已经逐渐消失在人们的视野中。

3.2对10kV配电线路接地故障进行快速定位的阻抗定位法

10kV配电线路发生接地故障时，对线路系统的消弧线圈再一次加入电阻进行干扰，此时零序电流与功率都会受到影响而产生波动。此时根据对线路内电流功率的变化情况的测量就可以对线路系统的阻抗进行计算，从而对接地故障点进行分辨和定位。

3.3对10kV配电线路接地故障进行快速定位的注入信号定位法

10kV配电线路发生接地故障时，工作人员通过相对的专用设备对线路系统的母线进行电压互感的干预，也就是向电压互感线注入固定频率的特殊电流。在进行电流干预后，工作人员在对线路进行排查，观察特殊电流在电压互感线的流通传输是否顺利，一旦特殊电流在线路内某点消失无法被检测，也就意味着这一点就是接地故障点。

3.4对10kV配电线路接地故障进行快速定位的在线核查系统定位法

10kV配电线路发生接地故障时，使用这一方法对故障点进行定位是比较新兴的。这一方法要求工作人员采用全新的故障判断思路，（1）在供电处的出线端口植入专业的故障点定位系统，这样有利于线路情况能被系统准确无误的进行记录。（2）在配电设备周边植入核查设备，这样有利于对故障进行第一时间的准确定位。（3）在整个线路系统中分段分线植入定位装置，一旦某条线路或某一段点出现故障，能够对其进行快速的解决。这一定位方式成本较高，但也相对的能够提高工作人员的工作效率和工作质量。

4线路接地故障的快速定位方法评估

4.1人工定位法

该方法的优点：成本并不高，所涉及的专业知识简单易懂。该方法的缺点：进行定位时不一定不准确，定位过程较为艰难，同时消耗的劳动力较多，花费的时间较长，与当前快速发展的10kV配电线路整体上并不匹配。

4.2信号注入定位法

该方法的优点：所涉及的原理简单，能够精准进行故障的定位。该方法的缺点：需要安装相关的注入设备，需要投入大量的资金进行购买，同时存在间歇性，当所选接地的电阻较大时并不可靠而且若发生瞬时性的故障，该种方法是无法检测出来的。

4.3阻抗定位法

该方法的优点：涉及的专业知识较为简单，所需资金较少。该方法的缺点：对线路内的故障点定位准确度较低，还需要中电阻的投切设备；当故障电流变大时，就会对熄弧造成影响，此类方法无法对间歇性以及瞬时性的接地故障进行第一时间的检测。

4.4行波定位法

该方法的优点：对线路内的故障点判断比较精准，同时所使用的专业知识较为简单并不复杂，同时不容易受到线路类型以及电阻的影响。该方法的缺点：通常情况下十分容易受到来自其他因素的干扰。

结束语 　　10kV配电线路产生接地故障之后对配电系统以及相关设备运行安全性会产生较大威胁，所以当前要注重做好故障定位与集中处理操作。依照配电线路具体运行现状，对故障发生原因进行对比分析，选取对应的快速定位方法，实现区域供电稳定进行。 参考文献 [1]张景祥.10KV配电线路接地故障快速定位方法的探讨[J].百科论坛电子杂志，2019（4）：357-358. [2]刘立刚.10kV配电线路接地故障快速定位方法的探讨[J].科技资讯，2019，17（14）：50-51.