張努努

摘 要：簡要介紹了我國山區(qū)配電線路中小電流接地系統(tǒng)單相接地故障定位方面的內(nèi)容，并闡述了其實踐意義，分析了定位方式的優(yōu)勢和劣勢，用科學(xué)的手段定位故障位置，盡可能快地尋找故障位置。建立一個準(zhǔn)確、高速的定位系統(tǒng)能夠最大程度地縮小和控制停電范圍，縮短停電時間，減少因為線路故障而造成的經(jīng)濟損失。

關(guān)鍵詞：山區(qū)配電線；單相接地；定位系統(tǒng)；故障

中圖分類號：TM755 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.24.070

1 山區(qū)配電線路的特點

本文研究的主要對象是山區(qū)配電線路中配電網(wǎng)小電流接地系統(tǒng)單向接地故障的定位問題，主要是確定故障地點和故障區(qū)域。因為山區(qū)配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，分支多、線路短，所以，其與長距離傳輸線故障信號的特點不同。要想盡可能快且準(zhǔn)確地確定故障位置，首先要了解配電網(wǎng)小電流接地系統(tǒng)故障發(fā)生的原因及其特點。

目前，我國電力系統(tǒng)主要采取2種接地方式，即大電流接地方式和小電流接地方式。小電流接地方式主要包括中性點不接地和中性點經(jīng)消弧線圈接地等方式?，F(xiàn)階段，我國所有的配電網(wǎng)絡(luò)都采用的是小電流接地方式。

2 山區(qū)配電線路單相接地故障原因

在山區(qū)小電流單相接地的配電線路中，電容電流會隨著線路的增多而增多。這樣就會導(dǎo)致山區(qū)小電流單相接地的配電線路出現(xiàn)間歇電弧的可能性增大。因為間歇電弧接地導(dǎo)致的弧光過電壓會對絕緣材料造成嚴重的傷害，帶來極其嚴重的影響。接地電流過大很容易引發(fā)間歇電弧等問題。為了預(yù)防間歇電弧，應(yīng)當(dāng)采取行之有效的接地電流措施?，F(xiàn)在普遍采用的是中性點經(jīng)消弧線圈接地的方式。

當(dāng)大電流在接地系統(tǒng)中發(fā)生故障時，普遍會形成零序回路，所以，能夠直接運用復(fù)合序網(wǎng)分析電路故障。但是，對小電流接地系統(tǒng)而言，因為在形成零序網(wǎng)時，其結(jié)構(gòu)中的元件是不同的，所以，不能直接利用復(fù)合序網(wǎng)分析電網(wǎng)故障。中性點的不接地系統(tǒng)普遍可以認為是經(jīng)過容抗接地的電路系統(tǒng)，這種系統(tǒng)中的電容是由配電線路中的電纜、架空線路、電機和變壓器等多種配電裝置的地耦合電容組成。因此，當(dāng)單相接地線路發(fā)生故障時，接地電流的分布情況往往會導(dǎo)致故障點的電流比中性點直接接地系統(tǒng)中的電流要小。假設(shè)某一條線路發(fā)生故障，則該線路的電壓會降為零，電流不變。但是，其他線路的電壓會提高很多，導(dǎo)致故障點的電流值是線路正常工作下電流值的1/2.

當(dāng)中性點經(jīng)消弧線圈的接地系統(tǒng)正常運行時，各項電壓、各支路電流的情況都與中性點接地系統(tǒng)中的一致。如果某一個支路出現(xiàn)單相接地故障，那么，就會嚴重破壞三相電路的對稱性，而線路故障地點也會出現(xiàn)嚴重的不對稱性。假設(shè)某一條線路出現(xiàn)單相金屬性接地故障，那么，相應(yīng)的接地電阻也會減小，對應(yīng)的故障線路的相對低電壓相會接近于零。

3 山區(qū)配電線的故障定位系統(tǒng)

3.1 阻抗測距法

3.1.1 阻抗測距法的基本原理

阻抗測距法又被稱為廣義的故障分析法。在確定系統(tǒng)運作方式，了解線路正常工作中相關(guān)參數(shù)的情況下，當(dāng)整個配電線路中某一處發(fā)生故障時，其線路兩段的電壓和電流都會改變，這樣就能夠分析出哪條線路發(fā)生了故障。阻抗測距法就是利用線路故障中測量出的電壓、電流的變數(shù)，利用電壓、電流的變動建立一個函數(shù)公式，再加上具體數(shù)據(jù)進行計算，從而得出故障中故障點的距離。

3.1.2 阻抗測距法的分類

阻抗測距法根據(jù)電氣量可以分為時域法和工頻電氣量法。時域法主要是以測量電流、電壓滿足的微分方程的分析為基礎(chǔ)，利用實際電流和假設(shè)電流進行相關(guān)分析，計算出故障點到測量點的電感，從而了解故障到測量點的距離；工頻電氣量法主要是利用故障穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)方程計算出故障距離。在測距方程中，主要有過渡電阻、線路對端電流、故障距離和電流這幾個未知量，而根據(jù)故障穩(wěn)態(tài)網(wǎng)絡(luò)只能夠列出2個方程，所以，必須要測量這些未知量。

3.2 行波測距法

在單段電氣量進行測距時，利用單段行波確定故障點。假設(shè)某一點出現(xiàn)了故障，線路中行波的傳播速度為V，發(fā)出信號的實踐記錄為T1，當(dāng)信號達到了故障點進行反射，反射到測量點的實踐記錄為T2，假設(shè)故障點到測量點的距離為L，則可以根據(jù)得到的數(shù)據(jù)建立公式，即：

當(dāng)線路中的某一點發(fā)生故障時，利用疊加原理可以明確故障點的電勢為零，即可以理解為在故障點上施加一個與正常狀態(tài)方向相反、大小相同的電壓。在這個電壓的影響下，故障點出現(xiàn)向兩端傳播的行波。

3.3 2種測距方式的對比

行波測距法和阻抗測距法各有優(yōu)劣。阻抗測距法主要會受到故障電阻、線路結(jié)構(gòu)不對稱、互感器誤差、零序參數(shù)分布復(fù)雜的影響，而且其測量的精度比較差，可能無法滿足精度較高的配電線路故障測距需求。在高阻接地、多端電源路上不能使用此方式。此外，如果長線路大于90 km，可能無法準(zhǔn)確測量。采用阻抗測距法具有用時短的特點，雖然其測量精度不高，但是，對長度較短且線路結(jié)構(gòu)比較對稱的配電線路的故障測距有明顯的優(yōu)勢。對于行波測距法，雖然行波法使用的是相對來說精密的分布參數(shù)模型，但會受到電阻和系統(tǒng)運作方式等因素的影響，導(dǎo)致行波法存在信號識別方面的問題。在檢測故障時，監(jiān)測點過于靠近或者故障點的初始角為零度時，就會導(dǎo)致測距無效。

4 總結(jié)

在我國山區(qū)配電線路中，會因為線路老化或者自然災(zāi)害等導(dǎo)致線路頻頻發(fā)生故障。在選取檢測方式時，檢測人員可以配合使用這兩種測量方式。當(dāng)監(jiān)測點過于靠近或者故障點的初始角為零度時，就會導(dǎo)致行波測量法失效或不準(zhǔn)確。如果情況相反，則其為阻抗測量法最佳的測量環(huán)境。比較兩種測距法，其各具優(yōu)劣，在完成相關(guān)測量工作時，可以配合使用這兩種測量方式，以保障山區(qū)配電線路工作的穩(wěn)定性。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕