程啟國

摘要：隨著現(xiàn)代中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，配電網(wǎng)線路網(wǎng)架趨于復(fù)雜，架空線路受環(huán)境因素影響引起老化與高阻接地故障而增加了線路損耗，不利于電網(wǎng)可靠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。為分析老化與高阻接地故障分別對(duì)配電網(wǎng)線損產(chǎn)生的影響，首先建立了10kV配電線路老化數(shù)學(xué)模型，以實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，擬合得到不同運(yùn)行年限的各類型線路阻抗變化情況，然后通過實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)建立了不同接地介質(zhì)下的高阻接地附加損耗模型，最后以某配電網(wǎng)為例，采用等值電阻法分別計(jì)算分析了老化與接地故障對(duì)配電網(wǎng)線損的影響。

關(guān)鍵詞：老化;高阻接地故障;線損

1供電線路線損概述

線損指的是電力供應(yīng)系統(tǒng)中供電線路在傳輸、分配的過程中所出現(xiàn)的電能損失。如10kV中壓供電線路在供電企業(yè)的變電設(shè)備中轉(zhuǎn)出，在供給用戶時(shí)由變壓器將高壓電轉(zhuǎn)變，最后由供電企業(yè)進(jìn)行購售電結(jié)算。供電企業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營過程中，線損是無法避免的，線損包括了技術(shù)線損以及管理線損。在輸送電力的過程中供電線路難免會(huì)發(fā)生損耗，同時(shí)公用電氣設(shè)備隨著時(shí)間的推移也會(huì)產(chǎn)生損耗，因此檢測(cè)供電線路線損能夠反映出公用電氣設(shè)備的運(yùn)行情況。

2線路老化的數(shù)學(xué)模型

2.1線路的等值模型

由于10kV線路長度通常在100km以內(nèi)，其等值

電路可以忽略分布參數(shù)對(duì)其的影響，即可用式（1）的

集中參數(shù)來表示：

式中R表示總電阻;r表示單位長度電阻;X表示總電抗;x表示單位長度電抗;G表示電導(dǎo);g表示單位長度電導(dǎo);B表示電納;b表示單位長度電納。通常10kV線路不會(huì)發(fā)生電暈現(xiàn)象，其絕緣子泄露也很低，因而可認(rèn)為G=0。此外電抗在電壓等級(jí)不高時(shí)對(duì)電路計(jì)算的影響不大，也可認(rèn)為X=0。

2.2基于實(shí)測(cè)的線路老化模型

為分析線路電阻大小與老化和線路運(yùn)行時(shí)間的關(guān)系，選取10kV配電線路常用的幾種型號(hào)：LJ-150，LGJ-185，LGJJ-185，LGJQ-300作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，進(jìn)行電阻測(cè)試。每個(gè)線路選取運(yùn)行時(shí)間為2～22年的長度為10m的測(cè)試樣本進(jìn)行實(shí)測(cè)，為了更為直觀的顯著電阻的變化，將測(cè)試樣本電阻折算到100km長度，如表1所示。

從圖2中可以看出，4種線路運(yùn)行4年以內(nèi)的線路電阻率幾乎沒有變化，隨后開始緩慢增加，并且10年后增速越來越快，到運(yùn)行15年時(shí)，電阻率增加速度進(jìn)一步加快。故線路電阻的變化基本符合指數(shù)增長規(guī)律，因此以式（2）所示的指數(shù)函數(shù)對(duì)電阻變化曲線進(jìn)行擬合：

R（t）=Aemt+B

式中A，m，B為擬合參數(shù)。利用MATLAB的擬合工具箱對(duì)4條電阻變化曲線進(jìn)行擬合，其擬合置信度均超過95%。

RLJ-150（t）=1.533e0.044t+19.38

RLJ-180（t）=0.662e0.055t+16.26

RLGjj-185（t）=2.445e0.011t+14.50

RLGjQ-300（t）=2.089e0.030t+8.7789

3線路高阻接地故障的數(shù)學(xué)模型

在配網(wǎng)中，高達(dá)80%的故障類型是單相接地故障。高阻接地故障最明顯的特征是故障電流很小，其值可能只有系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)負(fù)荷電流的10%，甚至更低。國外研究實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，不同類型的高阻接地故障電流的典型值介于0～75A之間，具體數(shù)值如表2所示。

由于配電網(wǎng)高阻接地故障發(fā)生地點(diǎn)有很強(qiáng)的不確定性，并且其接地電阻阻值對(duì)于不同的接地介質(zhì)變化也相對(duì)較大，因此建立一個(gè)確切的等值電阻模型有較大的困難?？紤]到高阻接地故障的電阻值較大，其短路電流通常較為穩(wěn)定，故可將故障點(diǎn)等效為一阻值恒定的電阻。PHIF=U·IHIF（4）式中PHIF為高阻接地?fù)p耗功率，IHIF為故障電流值，U為額定電壓。

4老化與故障對(duì)線損影響算例分析

4.1線路設(shè)計(jì)對(duì)線損的影響

電力在運(yùn)輸過程中因?yàn)榫€路的設(shè)計(jì)問題導(dǎo)致線路的線損不斷的增加，迂回線路的線損問題比較嚴(yán)重，這種布局方式將10kV配電線路的供電范圍擴(kuò)大，電力的輸送距離增加，所以造成很大的線損。另外在線路設(shè)計(jì)中，電源點(diǎn)布置過少，線路中導(dǎo)線截面的大小，這些情況都將提高線路的線損。10kV配電線路沒有規(guī)范化的運(yùn)行也是線損問題的所在，在運(yùn)行過程中，線路長時(shí)間的空載、輕載、過載，在這些狀態(tài)下，線路消耗了一定的電力;或者線路長時(shí)間運(yùn)行，沒有得到妥善的維護(hù)，線路老化嚴(yán)重，出現(xiàn)電流的泄露，線損也在逐步的增加。線路中的線損還有一部分是來自居民的家用電器，如今家用電器種類很多，平常生活中，各種家用電器普遍應(yīng)用，致使線路的電負(fù)荷增大，增加了配電線路的負(fù)擔(dān)，線損也隨著增長。

4.2高阻接地故障對(duì)線損的影響

由于高阻接地故障通常出現(xiàn)于規(guī)模較大的配網(wǎng)當(dāng)中，10kV供電線路線損管理水平在當(dāng)前的整體水平較低，無法與電力工程的整體水平進(jìn)行同步。因此，只有將供電線路線損管理的整體水平進(jìn)行提高，才可以有效保障電力工程的整體質(zhì)量，從而促進(jìn)電力工程能夠長遠(yuǎn)發(fā)展。整體水平較低主要體現(xiàn)在沒有對(duì)供電線路線損的整體進(jìn)行詳細(xì)規(guī)劃，這樣的問題對(duì)電力工程的整體質(zhì)量造成了影響，因沒有技術(shù)管理意識(shí)作為支撐，使電力工程無法進(jìn)行跟蹤指導(dǎo)與科學(xué)掌控。

結(jié)束語

本文一方面根據(jù)實(shí)測(cè)的配網(wǎng)線路老化數(shù)據(jù)建立了配電網(wǎng)線路的老化模型，另一方面以實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建立了高阻接地故障的損耗模型，并通過算例分析了老化與高阻接地故障分別對(duì)配電網(wǎng)線損的影響。

參考文獻(xiàn)

[1]劉雷.10kV供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)與配網(wǎng)可靠性研究[J]科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2019（30）：143-144

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