低压配电系统中的接地故障定位方法

低压配电系统中的接地故障定位方法

莫智超,黄颂

广西电网有限责任公司南宁供电局 广西南宁  530031

摘要：当前中低压配电系统多数使用中性点非有效接地方式，配电系统故障，特别是单相接地故障的定位对整个系统的运行都有非常关键的作用，所以要快速定位并解决接地故障。基于此，本文通过探究低压配电系统中接地故障产生的因素，分析了低压配电系统接地故障的探测和定位方法，以期能够促进电网设备安全运行，延长其使用寿命。

关键词：低压配电系统；接地故障；定位方法

引言

在电力系统中，配电系统有着很大的作用，电力用户的电能质量多数由配电网的运行状态决定。所以，要重点注意低压配电系统的运行状态，防止接地故障的发生，确保用户用电的安全性和可靠性。因此，实现配电网低电压预警及故障定位功能具有较强的必要性。随着断路器技术的发展，在配电网中采用的断路器应能对线路及用电设备的接地故障、过电流、短路、缺相及过压、欠压等进行保护，同时也应避免出现电气线路或电气设备接地故障引发的电气火灾和电气设备毁坏。在配电网运行方面，本文详细分析了配电网的故障定位技术和低电压预警原理，在实际的配电网运行中可以加以应用。

1、配电系统接地故障的危害

降低配电网供电安全性。配电网如果发生单相接地故障，人员须排查故障点，并开展修复工作。在此过程中，配电网无法为用户提供供电服务。减少配电网供电量。一旦配电网产生单相接地故障，须第一时间停运故障路线，同时深入排查故障引发原因并进行修复。由于这一过程操作复杂，消耗时间较长，导致故障范围内的配电网系统无法正常供电，从而降低供电量，不仅影响用户正常用电，还会给供电企业造成一定经济损失。

2、配电网故障定位技术现状

无论是在10kV农村配电网还是城市配电网，都广泛使用了电缆线路和架空线路，这种混合搭配的线路模式在实际中应用十分广泛，也使得对配电网的故障定位及区段划分难度较高。在目前的配电网故障定位技术体系中，主要还是依靠在各个配电台区内安装的监控终端和无线通信网络加以实现，并可以将配电系统故障区段划分结果发生到配电系统的运维人员手机终端。但采用这种方式的配电故障定位方法所得到的区段一般位于分段开关之间，使得距离范围较大，对配电网中的故障进行寻找难度依然较大。同时在目前的配电线路运维中，也采用了故障指示器的故障定位方法，虽然在一定程度上提高了对配网故障的排查效率，但这种方式也存在着一定的缺陷。如所采用的故障指示器不具备配电网故障信息的自动化远程传输功能，当配电线路中发生故障时，依然需要人工进行排查故障。为此可以借助无线通信系统，将故障指示器中的信息数据发送到配电系统主站中，从而实现对配电网故障的定位。随着可视化技术的发展，可以利用可视化技术，开发出配电网故障的可视化定位及区段划分管理系统。配电网故障可视化定位管理系统中嵌入故障定位分析算法，并根据现场设备所发送到系统中的数据，经过程序的分析和计算，得出准确的配电网故障定位和区段划分结果，指导配电网检修人员快速实现对故障的定位。

3、低压配电系统接地故障的原因

3.1外力毁坏

铺设配电线路的时候，一般都是根据道路的规划，顺着道路的边缘来进行铺设。在线路铺设的过程中，经常会造成地下线缆或电杆损坏的状况，这些都会造成接地故障。另一方面，人为的故意损坏、盗窃等行为也会对配电线路造成损坏，所以造成了接地故障。

3.2自然环境

自然环境因素一般是指天气的影响造成的接地故障，比如大风、雷电、冰雹、大雪等恶劣天气，这时配电系统很容易因为断线、断杆、变压器烧毁、绝缘体熔断等原因发生接地故障。

3.3配电设备

由于配电设备本身存在故障问题，造成的配电系统接地故障，这种故障一般表现在绝缘体上。配电系统具有自身的使用寿命，长时间的使用，造成线路和设备出现老化问题，这时线路和设备的整体性能都会遇到影响，此时很容易产生故障问题。

4、低压配电系统中的接地故障定位方法

4.1阻抗法

阻抗法配电系统接地故障定位的常见方式之一，其原理如下：将配电网线路看做均匀传输线路，那么接地故障回路阻抗和电抗会和故障点到测量点的距离形成正比。通过计算配电网在产生单相接地故障时的测量点电阻或电抗，并将得出的结果除以配电线路的阻抗或电抗，结果是测量点与故障点之间的距离。在应用阻抗法处理配电网单相接地故障时，一些学者和专家深入研究了最小二乘法故测量阻抗参数方法，研究表明，这种方法能有效解决阻抗参数距离保护不精确这一问题。而采用故障分量分流阻抗法，能够有效提高单相接地故障测距准确性。但是这种方法在实际应用中也存在一定缺陷，即容易受到配电网路径抗组、电源参数等方面的影响，导致故障定位时产生伪故障点。

4.2行波法

在配电网运行过程中，如果线路受各种因素影响发生扰动，那么产生的电气量会通过行波传入配电网系统其他部分。因此，在配电网产生单相接地故障问题时，可以通过行波信号测量故障距离。其原理主要是通过计算故障产生行波在母线和故障点之间来回时间，最后得出故障距离。可以将行波法分为三种，具体如下：①准确测量行波从测量点到故障点的往返时间，从而确定故障点位置。②通过故障行波传播到线路两端时间和通信方式，对故障点进行确定。③在以上两种方法不适用的情况下，结合装置发射的脉冲信号在装置和故障点之间的往返时间，确定故障位置。由于我国大部分中低压配电网工程建设，都是采用小电流接地方式。所以故障点行波相对较弱，需要通过注入行波方式解决这一问题。然而，由于配电网结构较为复杂，所以检测难度较大。

4.3S注入法

“s注入法”电路测距的工作原理，即是在结合传统电路选线注入法电路测距工作原理的应用技术基础上，通过对电路输出故障信号的输入电压和输出电流分别进行精确检测，计算一个电路变电站至一个接地的电路故障信号点之间的短路电抗，从而可以达到对电路故障信号进行精确测距，其实质上就是一种电路阻抗计算方法。该测量方法主要采用线式选线，测距测量关系紧密，原理简单。

4.4电磁场检测法

电磁场检测法工作原理的依据是法拉第电磁感应原理，如果线路有传输电流，那么线路附近就能检测出微弱的磁场，当没有电流通过的时候，则检测不出磁场。因此，根据这个原理，工作人员可以使用小磁针顺着输电线路大概发生故障的位置进行沿线检测。电磁场检测法的优点是成本低廉、操作简单、设备简单，缺点是只能确定故障点的大概范围，不能进行准确的定位。

4.5交直流注入法

使用交直流注入法对接地故障进行定位时，注入的信号容易受到配电网线路分布形式以及过渡电阻的影响。并且注入信号频率与故障定位准确性成反比，这种方法对电阻长度积做出了定义，并将其作为交流、直流方法选择的主要根据。电阻长度积是配电网过渡电阻和线路的长度乘积。如果电阻长度积较小，可以注入60Hz交流信号，如果较大，要结合实际情况进行分析，确定注入的交流信号。

5、结语

综上所述，产生低压配电系统接地故障的原因有很多，不同原因导致的接地故障点位置不一样。所以要依据故障的原因和实际情况选择合适的定位办法。在进行判断接地故障的操作中，相关工作人员一定要在确保判断效率和判断准确率的前提下，选择定位方法，这样才能够及时处理故障，确保配电系统的安全稳定运行。

参考文献

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