10kV配电线路的接地故障及快速定位方法研究

10kV配电线路的接地故障及快速定位方法研究

段国豪 1 李中华 2

广西电网有限责任公司桂林供电局 广西壮族自治区桂林市 541002

摘要：10kV配电网在电力供应领域占据着重要的地位，然而随着10kV配电网的覆盖率日益提高，配电线路接地故障问题也成为当下必须要解决的问题。因为10kV配电线路的接地故障会给配电网带来不同程度的影响，无法满足用户需求的同时，也给电力企业带来严重的经济损失，因此，如何快速地发现并定位10kV配电线路的接地故障显得极其重要。

关键词：10kV配电线路；接地故障；快速定位

1、配电线路故障定位技术在10kV电网中应用的技术优势

一方面，故障定位技术在10kV电网中的应用，可以提升检修的便利程度，降低资源分配的难度。进入到新时代以来，我国的供电范围不断扩大，但是由于配电线路所处的地区，地势地形较为复杂，在广袤的农村，供电需求非常分散。如果按照传统的故障检修方法进行故障巡检或者专项小组巡检的方式，检修效率较低，整个配电系统的正常运行也会受到较为严重的影响。如果一些地区原有的10kV电网混乱不堪，那么检修的效率将会大大降低，造成部分地区的停电作业，影响居民的生产与生活。另一方面，故障定位技术在10kV电网中的应用还可以提升检修的安全性。大面积的10kV电网分布在山区、林区、河流谷地，在这些地区开展故障排查与维修不仅会增加风险与难度，也会降低维修的效率，影响正常供电。一些工作人员为了在短时间内完成作业任务，不得不在雷电天气或者晚间开展维修作业，这将大大影响维修人员的安全。应用配电线路故障定位技术，就可以良好地规避上述风险，通过机器自动识别筛查出故障发生的位置，从而派驻专项小组人员定点进行维修，提升效率，保障安全。

2、10kV配电线路的接地故障的主要内容

2.1暂态性故障

在10kV配电线路中，接地故障产生的电流相对较小，所以暂态性故障是比较常见的类型，而且此类故障给配电网带来的影响也不大。然而，如果暂停性故障存在的时间超过1h，就会出现电压升高的情况，而且故障相对地的电压在不断增大的同时，也会降低非故障点的绝缘性能，从而引发短路问题。产生暂态性故障的原因主要来源于环境的影响，比如10kV配电网的架空线路长期暴露在外，极易受到恶劣自然环境的影响，产生线路损毁、折断等问题，或者线路遭到人力的干扰和破坏而引发的接地故障。

2.2永久性故障

产生永久性故障的原因较多，比如电力设备在长时间运作后，设备质量、机械性能方面都无法继续保持应有的能力，或者配电网中的绝缘设备在遭到击穿时，也会引发故障。同时，设计人员在对线路进行设计时，未能够对线路、荷载等方面予以详细地考虑，导致配电线路长期处于高负荷的情况下，极大地缩短了线路生命周期，也为出现永久性故障埋下隐患。

3、10kV配电线路的接地故障快速定位方法的相关内容

2.1人工巡检法

人工巡检法的主要内容为工作人员通过利用特定的故障指示器对配电线路的温度等各项指标进行巡检，排查出现接地故障的具体位置。这种方法在成本方面的投入很低，但是巡检的整体工作用时会非常久，因为故障指示器这类设备在故障检测的精度方面难以提供有效地保障，而且10kV配电线路故障产生的电流比较小，多数情况下是无法被精确检测和捕捉到的。与此同时，10kV配电网的规模正在不断扩大，配电线路的覆盖范围、长度等方面也会随之增加，接地故障问题出现的频率更是愈加频繁，想要通过人工巡检法来解决该问题必须要加大成本的投入，只是人工巡检法在效率低下方面的问题始终是非常突出的，所以，这种方式是无法与当下快节奏的发展步伐相适应的。

3.2信号注入法

信号注入法是在出现10kV配电线路接地故障时，通过向线路中注入特定信号的方式来快速定位故障点的方法。其主要工作原理为在变电站母线的电压互感线端接入相应的耦合设备，由设备向其注入指定的255Hz电流信号，并对已经注入信号的线路进行检测和判断，也就是以电流自身的特性以及电流方向作为基础进行选线，若电流在流动的过程中出现消失的情况，便可确定该点为接地故障点，此时再配以工作人员的沿线检测，便能够迅速找到具体的故障位置。这种方式在对工作人员的专业能力方面的要求相对较低，只需要懂得其中的原理便可进行相应的工作，而且检测的精度也比较高。然而，由于10kV配电线路间的电流较小，瞬时性故障的发生频率比较高，信号注入法在该方面的检测能力相对较低，甚至在许多情况下无法识别此类故障，而且在线路电阻较大的情况下，信号注入法的间歇性特点会变得非常明显，检测结果的可靠性难以得到保证。同时，想要对大面积的配电线路接地故障进行定位，需要大量的设备才能够予以满足，因此，该方法在资金方面的投入也是非常高的。

3.3阻抗法

阻抗法的主要原理是利用故障线路零序电流、有功功率会不断增大的情况进行选线，并在消弧线圈的二次侧加以电阻，根据电流量和电压间存在的变换关系可以得出当前故障线路阻抗的同时，再结合线路的相关参数和数据，便可确定存在接地故障的具体位置。阻抗法在成本投入方面相对较低，涉及的相关技术内容也比较少。只是该特点也让其在定位的精准度方面难以得到保证，而且对瞬时性的故障也难以进行检测。若存在接地故障点电流过大情况时，熄弧将会受到影响。另一方面，为了确保能够对电阻予以有效地控制和提高安全性，必须要对中电阻配备相应的投切装置。

3.4行波法

行波法的主要原理是相关工作人员利用行波检测装置对配电线路中的行波情况进行检测并予以详细的记录，作为必要的数据依据。确定相关内容后，对行波由故障点到设备间的传输时长进行计算，便能够获得配电线路故障点的具体位置。行波法在专业技术方面的要求不高，在精确度方面也能达到非常理想的效果，即便是配电线路的类型、电阻等方面存在差异，检测的结果也同样精确。需要注意的是，行波法虽然在该方面具备较多的优点，但是其在抗干扰性方面的能力比较差，极易在检测期间受到其他方面的影响，导致检测结果准确性下降。所以，行波法必须要运用在外界干扰相对较少的情况下。

3.5在线监测系统

在线监测系统在安装与应用方面都有着不同的作用和特点，例如想要对配电线路的接地故障点进行精准定位，就必须要将在线监测系统中的特定部分或装置安装在变电站的出线端，这样才能够做到在第一时间掌握线路的整体情况。想要判断产生故障的源头，就必须要将该系统的定位检测装置安装在用户端，使其能够与电力用户保持最直接且有效的距离，才能够在接地故障出现时定位产生的根源，从而更好地提升定位精准度。或者将故障定位装置安装在线路系统的各个分路中，可以实现以最快的速度定位线路中的接地故障点，如此便可以在最短的时间解决故障问题，避免线路故障因长时间得不到处置造成更加严重的经济损失。这种方法虽然具备非常多的优点，但是也必须要投入大量的采购和安装成本才能够应用该方面的功能，与此同时，为了确保检测到的结果实时、有效，还需要配备专门的人员才可以。

4、结语

综上所述，想要确保10kV配电网的正常运行，必须要能对10kV配电线路中存在的暂态性和永久性接地故障予以清晰地认识，才能够在配电网运行的过程中，根据实际规模选择使用人工巡检法、信号注入法、阻抗法、行波法、在线监测系统等方法，从而有效地实现对配电线路接地故障的快速定位，为配电网的稳定运行提供保障。

参考文献

[1]郭传亮.配电线路故障定位技术及其在l0kV电网中的运用初探[J].电子世界，2019(3)：168，170.

[2]张闻.l0kV配电线路接地故障快速定位方法的探讨[J].电工技术，2018(03)：94-95+97.