10kV配电线路单相接地故障研究

人类已经步入21世纪, 我们当前面临的最大挑战是如何实现经济和社会的可持续发展, 而社会实现可持续发展的必要条件之一就是保证优质可靠的电力供应。电力系统由发电、输电和配电三大部分组成。配电系统作为电力系统直接面向终端用户的最后一个环节, 它的完善性与广大用户的用电质量和可靠性有着密切的联系, 因此配电网络在电力系统中占有重要的地位。然而, 随着电力系统规模的扩大, 小电流接地系统的增多, 因此, 单相接地故障发生率的不断增加, 且由于配电网本身结构的复杂性, 使得单相接地故障的定位难度加大。所以, 对10 kV配电线路单相接地故障研究在保障电网可靠性方面有重要意义。

1 单相接地故障的危害及检测

单相接地故障产生的原因及危害有:由于单相接地故障发生, 接地电压升高, 系统中的设备绝缘薄弱点则可能会击穿。在绝缘击穿的初始阶段, 由于故障点电流很小, 故障点有可能在接地过零时自动熄弧。熄弧后可能会产生间歇电弧, 从而引起过电压, 损坏设备, 对系统造成严重的危害。

中压配电网中性点不接地方式是指系统中心点与地之间没有任何形式的连接, 而实际系统的三相与大地之间存在着分布电容。对其检测采用的原理一般为:工频量法, 它主要是根据配网正常运行时不存在零序通路。此方法可靠性不高, 因为, 当过渡电阻较大, 零序电流很小时, 零序变化量更小。其方法为通过观察线路零序电流的变化量来判断故障与非故障线路, 从而选出接地故障线路。另一种方法为暂态量法:在相电压接近于最大值的瞬间点一般是单相接地故障发生的高发时刻, 接地产生了高频振荡电压, 使得回路中电流突升, 从而, 电流峰值增大很多倍。此外, 还有, 能量选线法, 实际应用不多。零序导纳法, 需要信息处理技术作支持。注入信号法, 故障信号的差异性不明显, 因此应用也不广泛。故障测距法和户外探测法, 主要用于分支较少线路。

2 10 k V配电线路单相接地故障定位方法

由于当前社会各方面对供电质量要求的与日俱增, 单相接地故障定位则更加突出。10 kV配电网一般采用单电源辐射性供电, 配电线路分支较多, 覆盖区域广泛、环境恶劣, 所以很难判断故障点来自于所需的分支节点。故障定位方法有, 数值计算定位法;监测定位法。应解决的问题是如何减少人力消耗, 在现有的测量点上, 准确定位故障区段;减少或者消除接地过渡阻抗、负荷电流、负载等因素的影响;在多分支线路结构中准确定位, 来保证配电网运行的可靠性, 安全性, 减少经济损失。

配电网节点上有2～3条分支线路, 要完全解决配电网中出现的问题是很困难的事情。同样的道理, 当配电网络中某条线路发生故障时, 要迅速准确的找出故障分支及故障点, 也具有很大挑战性。定位选线方法:利用故障稳态特征分量, 通过比较各出线负序电流的大小和方向, 就可以完成故障选线。故障相暂态特征分量法, 利用暂态零序电流特征分量的幅值包络线高于非故障线路的幅值包络线这一特征, S信号注入法, 根据电压互感器副边感应信号电流只存在于故障线路中, 并根据信号电流探测器用对注入电流进行寻迹。

当设备发现有故障后, 故障点可以在转移负荷后, 断开开关, 隔离故障, 并把故障设备各侧刀闸拉开, 汇报上级, 对故障设备进行检修。故障点在母线上无法隔离的, 如果母线上产生故障, 则无法隔离, 只能停电检修。

对于结构复杂, 分支很多的10 kV配电网, 其线路故障定位的关键问题:如何能在规定的时间内做出正确的故障区域判断。查找接地故障时应注意, 检查站内设备时, 应穿绝缘靴, 接触设备外壳, 构架及操作时, 应戴绝缘手套。当接地运行期时, 应严密监视该设备的运行状况, 防止其发热严重而烧坏, 时刻注意保险熔断与弧线圈的状况, 防治故障发生, 当有故障时, 应严格按照处理故障的准则实施, 先将变压器停电, 再拉开线圈刀闸。具体定位过程分为两个部分, 第一部分为确定故障距离, 二是判断故障区段, 根据每个频带上的波能量的变化值来判断是否产生故障, 从而确定故障段。

3 结语

配电网是电力系统直接联系用户的最后一个供电的环节, 它是发电系统与用户的连接通道, 为了能较好地满足人民的生产生活用电需求, 电力系统的可靠性水准应提升到更高的层次上, 为减少网络故障特别是单相接地故障, 减少停电时间。因此如何在配电网发生单相接地故障后及时准确地找到故障发生的位置, 研究配电网单相接地故障的定位方法具有实际意义。小电流接地系统单相接地故障选线和定位技术能够提高供电可靠性、提高供电部门和用户的经济效益、维护电网设备, 具有重要的意义。

摘要：我国中低压电网, 中性点接地有非有效和有效接地两种, 10 kV配电网的接地方式通常为中性点非有效接地方式, 也称为小电流接地系统, 因此, 也是小电流故障。电力系统的中性点接地方式是一个综合性的技术问题, 在10 kV配电网系统中, 发生率最高的故障就是小流故障, 即单相接地故障。所以, 当系统出现此故障后, 应该立即能够找出故障线路, 确定故障点, 从而设法消除故障, 在进行必要的负荷转移后, 将接地设备从系统中切除。本论文重点研究配电网单相接地故障自动定位问题。

关键词：10kV配电网,单相接地,故障自动定位

参考文献

[1] 要焕年, 曹梅月.电力系统谐振接地[M].中国电力出版社, 2000.

[2] 束洪春, 肖白.配电网单相电弧接地故障选线暂态分析法[J].电力系统自动化, 2002.

[3] 刘东, 盛珑.配电自动化实用模式[M].电力系统自动化, 2001.

[4] 解月珍, 谢源清.10 kV电力线路接地故障诊断系统[M].电力系统自动化, 1993.

[5] 季涛, 孙同景, 薛永端.配电网故障定位技术现状与展望[J].继电器, 2005.