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10kV配电线路接地故障快速定位方法的探讨

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  摘  要:目前,人们对10kV配电系统运行质量的要求有所提高,如果发生接地故障工作人员应该及时进行定位、处理,减少停电带来的经济损失。对此,笔者对10kV配电线路接地故障及其原因进行分析,并阐述当前10kV配电线路接地故障快速定位方法、选择方式,以期为相关人员提供参考,实现对10kV配电线路接地故障的准确定位,提高10kV配电系统运行的稳定性。
  关键词:10kV配电线路  接地故障  故障定位
  中图分类号:TM726   文献标识码:A           文章编号:1672-3791(2019)05(b)-0050-02
  在10kV配电线路中,根据电流大小将其分为小电流接地系统、大电流接地系统。前者因为中性点没有直接接地,所以在发生接地故障时会产生较大的电流;后者是中性点直接进行接地,在发生接地故障时会产生非常大的电流。为了避免安全问题的发生,经常会将小电流系统应用在供电系统中,但由于电流较小很难快速发现故障位置,需要将快速定位方法应用于其中,缩短停电时间。
  1  10kV配电线路接地故障与原因分析
  1.1 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[1]。
  1.2 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。在此情况下,也会严重缩短配电线路和设备的使用寿命,必须对设计质量进行严格控制。
  2  10kV配电线路接地故障快速定位方法
  2.1 方法类型
  在10kV配电线路接地故障的快速定位中,存在很多的技术与方法,主要包含:(1)人工法。当10kV配电线路发生接地故障以后,没有可以采用的辅助定位方式,基本上会采用人工法进行故障定位,这种方式就是人工巡线。具体来说,根据故障指示器所显示的动作位置,工作人员对接地故障的位置进行判断,不过在现阶段的工作中,因为10kV配电系统的规模在不断增加,其中所包含的分支线路越来越多,加之该供电局采用小电流接地系统,所以发生故障时指示器不能及时做出动作,影响定位的快速性、准确性,使得该方法逐渐被淘汰[2]。(2)阻抗法。这种检测接地故障的方式,其原理是在故障发生后系统中的消弧线圈会发生加入电阻的现象,使得零序电流或功率发生变化而出现故障。基于对电流、电压变换关系的检测分析,计算出故障线路自身的阻抗,然后再利用相关数据实现故障位置的具體判断。(3)信号注入法。这种定位方式是因为发生接地故障之后,工作人员可以采用专业的设备对母线的电压互感线中,注入特殊的电流信号,然后实现对线路的检测,基于信号的流通效果完成选线的目的。如果线路中的检测限号消失,则是说明消失的位置即为故障点。(4)行波法。如果10kV配电线路发生接地故障以后,会出现行波现象,而行波法即对线路中的行波进行检测,通过检测设备、故障点之间行波往返的时间,对具体的故障位置进行判断。(5)在线检测系统。将这种方式应用在10kV配电线路接地故障的快速定位中,在根本上改变了以往的判断模式,其具体的应用分为3步:一是在供电局的出线端位置,安装故障定位系统,便于系统实时掌握电路的情况,实现故障位置的精准判断;二是在用户设备附近的位置安装设备,这样的为方式可以实现对故障原因的判断;三是在电缆、分线路中安装定位设备,如果发生故障问题可以及时进行精准判断,为工作人员提供可靠的依据[3]。
  2.2 方法比较与选择
  每一种10kV配电线路接地故障快速定位的方式,都有着自身的优缺点,工作人员在使用时需要掌握不同方法的优缺点,然后结合实际情况进行故障定位、故障检修。上述5种10kV配电线路接地故障定位方法的优缺点,主要体现在以下几方面:(1)人工法,定位不准确并且具有较大的难度,在是检测中需要投入较大的人力,但是无法提高检测效率。(2)阻抗法,不仅原理简单还不需要资金,但是定位的准确性较低。(3)信号注入法,不需要较为复杂的原理便可以实现故障定位,但是需要使用专门的设备,除了投入资金之外,这种方式还存在间歇性。(4)行波法,可以实现对故障定位的准确度,不过在使用中会受到外界因素影响。(5)在线监测系统,对系统实时监控可以及时获取系统该状态,保证定位的准确性,但是对工作人员的能力要求较高。在选择过程中,不宜采用成本消耗较高的定位方法,同时工作人员的能力有待提升,所以将信号注入法、在线监测系统排除。为了实现对10kV配电线路接地故障的快速定位,供电企业可以采用阻抗法、行波法的方式进行分析,在保证最终效果准确性的同时,还不需要较大的资金投资,工作人员可以轻松确定故障的位置,并及时进行故障处理,提高供电局运行的稳定性。
  3  结语
  综上所述,10kV配电线路接地故障的原因有很多,不同因素所产生的故障位置存在差异,要想实现快速定位就应合理选择定位方法。在实际应用过程中,工作人员需要结合实际情况,对不同故障快速定位方式进行比较、选择,以此来保证定位当时的合理性,提高10kV配电线路接地故障定位的准确性、高效性,为检修工作提供可靠的依据。因此,结合该文分析发现,文中所提及的几种10kV配电线路接故障快速定位方式,具有较强的可行性。
  参考文献
  [1] 郭传亮.配电线路故障定位技术及其在10kV电网中的运用初探[J].电子世界,2019(3):168,170.
  [2] 张少保,詹欣圳,陈全民.配电线路故障定位技术及其在10kV电网中的应用[J].山东工业技术,2016(20):167.
  [3] 张琦.10kV配电线路单相接地故障定位新方法的研究和应用[J].贵州电力技术,2013,16(11):83-85.
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