10kV配电线路的接地故障及快速定位方法研究

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  摘要:由于10kV配电网应用广泛,线路接地故障的概率呈上升趋势,如何快速定位10kV配电线路的接地故障成为一个重要方面。10kV配电线路存在的暂态和永久性接地故障,以及如何通过人工检查、信号注入、阻抗、行波和在线监测系统快速定位配电线路接地故障,以保证配电网的稳定运行。
  关键词:10kV配电线路;接地故障;快速定位
  110千伏配电线路接地故障主要内容
  1.1瞬态故障
  在10kV配电线路中,接地故障产生的电流相对较小,因此暂态故障是一种常见的类型,这种故障对配电网的影响很小。但如果暂停故障存在1小时以上,电压会升高,故障地电压会持续升高,也会降低非故障点的绝缘性能,从而造成短路问题。暂态故障的原因主要来自环境的影响。比如10kV配电网架空线路长期裸露,容易受到恶劣自然环境的影响,导致线路损坏、断线等问题,或者人为干扰和破坏导致的接地故障[1]。
  1.2永久性故障
  永久性故障的影响非常严重,不仅会干扰线路和设备的正常运行,而且会大大降低配电网的稳定性。这时候要想解决这个问题,就必须更换线路和设备。造成这种故障的原因有很多,如电力设备长期运行后,在设备质量和机械性能方面不能保持应有的能力,或者配电网中的绝缘设备在发生故障时也会引起故障。同时,设计人员在设计线路时,没有详细考虑线路和负荷,导致配电线路长期高负荷,大大缩短了线路的生命周期,埋下了永久性故障的隐患。
  210千伏配电线路快速接地故障定位方法的相关内容
  2.1人工检查方法
  手动巡视法是10kV配电线路接地故障定位最基本的方法,通常采用手动巡视法,没有任何其他辅助手段和工具。主要内容如下:工作人员利用特定的故障指示器巡视配电线路的温度等指标,找出接地故障的具体位置。这种方法投资成本低,但检查的整体工作需要很长时间,因为故障指示器等设备很难在故障检测的准确性上提供有效的保证,而且10kV配电线路故障产生的电流相对较小,大多数情况下无法准确检测和捕捉。同时,10kV配电网规模不断扩大,配电线路的覆盖范围和长度也将增加。接地故障问题的频率更高。要想通过人工检验解决这个问题,必须增加成本投入。然而,人工检查的低效性总是非常突出,因此这种方法不能适应快速的发展步伐。
  2.2信号注入方法
  信号注入法是在发生接地故障时,通过向10kV配电线路注入特定信号来快速定位故障点的方法。其主要工作原理是在变电站母线的电压互感线路端连接相应的耦合设备,向其中注入规定的255Hz电流信号,对已经注入信号的线路进行检测判断,即根据电流本身的特性和电流方向进行选线。如果电流在流动过程中消失,可以确定该点为接地故障点。此时,通过工作人员沿线的检测,可以快速找到具体的故障位置。这种方法对工作人员的专业能力要求相对较低,只需要知道原理就可以进行相应的工作,检测准确率也比较高。但由于10kV配电线路间电流小,暂态故障发生频率相对较高,信号注入法检测能力相对较低,甚至在很多情况下无法识别此类故障。而且在线路电阻较高的情况下,信号注入法的间歇特性会变得非常明显,检测结果的可靠性很难得到保证。同时,大面积的配电线路接地故障定位需要大量的设备,所以这种方法的投资也很高[2]。
  2.3阻抗法
  当10kV配电线路发生接地故障时,线路的零序电流和有功功率会不断增加。因此,根据这一特点,可以采用阻抗法快速定位故障点。主要原理是利用故障线路的零序电流和有功功率来选线,并在消弧线圈二次侧增加电阻。根据电流和电压的变换关系,可以得到电流故障线路的阻抗,结合线路的相关参数和数据,可以确定接地故障的具体位置。阻抗法成本相对较低,涉及的相关技术内容相对较少。但是这个特点使得定位的精度难以保证,也很难检测到瞬态故障。如果接地故障点电流过大,会影响灭弧。另一方面,为了确保能够有效地控制电阻并提高安全性,有必要为中间电阻配备相应的开关装置。
  2.4在线监控系统
  上述配电线路接地故障定位方法相对简单,适应性相对较差,也很难实时检测出接地故障。在线监测系统的应用可以从根本上解决这些问题,大大缩短线路接地故障的定位和维护时间,进一步提高定位精度。在线监测系统在安装和应用中具有不同的功能和特点。例如,为了准确定位配电线路的接地故障点,需要在变电站出口端的在线监测系统中安装特定的部件或装置,以便在第一时间掌握线路的整体情况。如果要判断故障的来源,必须在用户端安装系统的定位检测装置,使其与电力用户保持最直接有效的距离,然后在发生接地故障时就可以定位根本原因,从而提高定位精度。或者在线路系统各支路安装故障定位装置,可以最快的速度定位线路中的接地故障点,从而在最短的时间内解决故障问题,避免线路长期故障造成更严重的经济损失[3]。虽然这种方法有很多优点,但必须投入大量的采购和安装费用才能应用。同时,为了保证检测结果的实时性和有效性,需要专门的人员。
  3结束语
  综上所述,为了保证10kV配电网的正常运行,需要明确了解10kV配电线路存在的暂态和永久性接地故障,然后在配电网运行过程中根据实际规模选择使用人工检查法、信号注入法、阻抗法、行波法、在线监测系统等方法,从而有效实现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]王胜.配电网故障快速定位及快速抢修处理策略研究[D].北京:华北电力大学(北京),2016.
  [2]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.
  [3]张闻.l0kV配电线路接地故障快速定位方法的探討[J].电工技术,2018(03):94-95+97.
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