【摘要】：本文針對(duì)線路發(fā)生單相斷線故障，利用對(duì)稱(chēng)分量法與復(fù)合序網(wǎng)對(duì)電流量進(jìn)行故障分析，得到故障后相電流與序電流變化特征，并與TA斷線時(shí)電流變化特征進(jìn)行比較。分析了10KV 配電的線路出現(xiàn)斷路故障的原因以及10KV配電線路單相斷線的故障檢測(cè)與定位。

【關(guān)鍵詞】：10kV；配電線路；單相斷線；故障檢測(cè)

1引言

配電網(wǎng)是直接面向用戶的供電網(wǎng)絡(luò)，是電力系統(tǒng)的重要組成部分，配網(wǎng)的發(fā)展速度與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平及人們的生活息息相關(guān)、密不可分。目前我國(guó)大部分城市采用的是1 0kV電壓等級(jí)向用戶供電。

2 10kV配電線路單相斷線故障分析

2.1單相斷線后電流變化規(guī)律

lOkV配電線路正常運(yùn)行時(shí)，三相電壓對(duì)稱(chēng)，此時(shí)線路產(chǎn)生的負(fù)序電流很小。

發(fā)生單相斷線故障后，改變了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，破壞了系統(tǒng)的對(duì)稱(chēng)性，將會(huì)直接影響對(duì)用戶的直接供電。通過(guò)與正常運(yùn)行時(shí)電流相比，發(fā)現(xiàn)單相斷線后故障線路負(fù)序電流明顯變大，而其它非故障線路負(fù)序電流變化很小。需要分析負(fù)序電流的分布從而尋找線路的故障特征。

在配電網(wǎng)中，負(fù)序阻抗由系統(tǒng)高壓側(cè)折算到系統(tǒng)低壓側(cè)的值很小，并且隨著電網(wǎng)的擴(kuò)大，系統(tǒng)的負(fù)序阻抗將會(huì)變小。lOkV配電網(wǎng)大多為福射結(jié)構(gòu)，從實(shí)際元件的參數(shù)中可以看出，系統(tǒng)與負(fù)荷的負(fù)序阻抗均呈現(xiàn)感性，其中負(fù)荷的負(fù)序阻抗值較大，是系統(tǒng)的負(fù)序阻抗的近百倍；而線路本身的負(fù)序阻抗較負(fù)荷的負(fù)序阻抗要小得多。因此單相斷線故障產(chǎn)生的負(fù)序電流絕大部分是由斷線故障點(diǎn)沿故障線路流向電源，而非故障線路中流過(guò)的負(fù)序電流很小，其方向?yàn)橛赡妇€流向線路。

如果規(guī)定母線流向電源或線路的方向?yàn)檎较颍瑔蜗鄶嗑€故障后故障線路的負(fù)序電流與系統(tǒng)的負(fù)序電流方向相反，而非故障線路負(fù)序電流與系統(tǒng)的負(fù)序電流方向相同。

由上分析可知：線路發(fā)生單相斷線故障后，故障線路的負(fù)序電流變化顯著，數(shù)值上比非故障線路的負(fù)序電流大很多，方向上與系統(tǒng)及非故障線路的負(fù)序電流的方向相反。同時(shí)單相斷線故障發(fā)生后故障線路出現(xiàn)較大的正序電流變化量，且其值總是大于或等于負(fù)序電流量，故障特征比較明顯，能夠與非故障線路明顯區(qū)別。

2.2線路斷線與TA斷線

線路單相斷線時(shí)電壓、電流的變化特征，有助于為單相斷線保護(hù)提供理論依據(jù)。但是在實(shí)際運(yùn)行中，TA可能會(huì)因?yàn)殡娏鞫俗友趸⒔佑|不良、導(dǎo)線絕緣去得不徹底、檢修回路恢復(fù)接線錯(cuò)誤等各種原因造成TA出現(xiàn)斷線故障。

TA 二次回路斷線出現(xiàn)情況較多，而故障發(fā)生后是很危險(xiǎn)的。首先，會(huì)在二次側(cè)產(chǎn)生很高的電壓，危及人身安全和二次絕緣；再者，一次電流將全部變?yōu)閯?lì)磁電流，鐵芯將會(huì)過(guò)度飽和，其損耗將急劇上升，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，導(dǎo)致燒毀TA，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐纱笠?guī)模停電，影響供電可靠性。

因此會(huì)對(duì)線路中采用負(fù)序電流或零序電流為參考量的保護(hù)造成干擾，可能會(huì)引起誤動(dòng)。盡管TA斷線時(shí)故障相電流也為0，也產(chǎn)生負(fù)序電流，但是TA斷線與線路斷線是有區(qū)別的，TA斷線時(shí)的非故障相電流沒(méi)有變化，相位差仍為120°，而線路斷線時(shí)非故障相電流降低為原來(lái)的，方向相反，這一點(diǎn)使得TA斷線與線路斷線能夠明顯區(qū)分。

如果三相均安裝TA，即TA可以測(cè)量A， B， C三相電流。此時(shí)若TA有一相斷線，那么測(cè)量的電流有一相沒(méi)有電流，而其它兩相的電流沒(méi)有突變。

如果只有兩相安裝TA，那么實(shí)際中將只能測(cè)量A， C兩相電流，此時(shí)若TA有一相斷線，那么在A或C相斷線時(shí)，測(cè)量到的電流一相沒(méi)有電流，另一相則沒(méi)有突變；而在B相斷線時(shí)，測(cè)量到的兩相電流都沒(méi)有發(fā)生突變。

2.3分支斷線故障分析

以上分析的是主干線路發(fā)生單相斷線的情況，實(shí)際的10kV配電線路有可能發(fā)生某一條分支線路發(fā)生單相斷線故障的情況.

采用上述方法對(duì)電壓、電流進(jìn)行分析，總結(jié)分支線路發(fā)生單相斷線故障后電氣量變化規(guī)律如下：

（1）對(duì)故障分支線路而言，故障相電流降為0，其余兩非故障相降至該分支線路故障前相電流的倍。

（2）對(duì)主干線路而言，故障相電流降低但不為0，非故障相電流也會(huì)降低，但大于此條線路障前相電流的倍。

（3）分支線路及其主干線路的正序、負(fù)序電流較故障前均發(fā)生變化，變化幅度取決于正常運(yùn)行時(shí)分支電流占該條主干線路電流的比例。

（4）趨勢(shì)類(lèi)似，分支線路斷線故障點(diǎn)兩側(cè)電壓的電壓變化趨勢(shì)與上述分析的電壓變化但變化幅度較主干線路單相斷線時(shí)要小。

3 10KV 配電的線路出現(xiàn)斷路故障的原因

配電的線路出現(xiàn)斷線有很多種原因，其中主要有以下幾種原因。

第一，受到電氣的作用而造成的斷線。如，各種短路的故障所造成的導(dǎo)線被燒斷，而絕緣的導(dǎo)線因?yàn)椴痪鶆虻碾妶?chǎng)而造成了斷線。

第二，受到機(jī)械外力的作用而造成的斷線。

第三，配電線路很陳舊。

4 配電線路單相斷線的故障檢測(cè)與定位

3.1 單相斷線的故障檢測(cè)

3.1.1 單相斷線的故障點(diǎn)兩旁電壓的變化情況

第一，電源測(cè)的故障其相電壓升高，最高電壓能夠達(dá)到發(fā)生故障之前的 1.5倍，兩非故障的相電壓降低并且相等。

第二，電源側(cè)的零序電壓會(huì)增大，電壓的大小跟斷線的故障點(diǎn)的位置是緊密相關(guān)的。

第三，電源側(cè)的電壓是對(duì)稱(chēng)的，不會(huì)影響到對(duì)于非故障線路其負(fù)荷的供電。

3.1.2 單相斷線以及接地的復(fù)雜故障的檢測(cè)

10KV 線路出現(xiàn)單相斷線等故障以后，故障線路負(fù)序電流其特征的變化是較為明顯的，其數(shù)值要比非故障的線路其負(fù)序的電流要大出很多，且負(fù)序電流其方向跟系統(tǒng)負(fù)序電流的方向是相反的，但是非故障的線路其負(fù)序電流跟系統(tǒng)側(cè)負(fù)序電流的方向是相同的。發(fā)生單相斷線的故障其前后的正序電流有著很大的變化，這樣就能夠很明顯的與非故障的線路進(jìn)行區(qū)分，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于斷線故障的檢測(cè)。

3.2 單相斷線的故障定位

斷線以后的故障其故障點(diǎn)的兩側(cè)相電壓的變化有著不同的情況，兩側(cè)的零序電壓的變化也都有著不同的特征，所以我們就能夠把線路分成幾種區(qū)段，分別在每個(gè)線路的節(jié)點(diǎn)的位置上裝電壓監(jiān)視的裝置，一旦有兩個(gè)相鄰的節(jié)點(diǎn)其相電壓或者是零序電壓出現(xiàn)的不同的變化特征，那么在這兩個(gè)線路的節(jié)點(diǎn)位置間的這個(gè)區(qū)段就是故障的區(qū)段，這樣我們就能夠快速的對(duì)線路斷線的故障進(jìn)行定位，從而才能夠及時(shí)的對(duì)斷線故障進(jìn)行處理。

結(jié)論

l0kV線路暴露在外部環(huán)境中，運(yùn)行環(huán)境惡劣，極易發(fā)生斷線故障，威脅供電的安全性與可靠性。本文對(duì)1 OkV線路可能會(huì)發(fā)生的各種斷線故障進(jìn)行了詳細(xì)系統(tǒng)的研究，分析了故障后電壓、電流等電氣量的變化特征，提出了斷線故障判據(jù)，以及故障類(lèi)型判別與故障區(qū)域定位方法，針對(duì)單相斷線故障、單相斷線加電源側(cè)接地故障以及單相斷線加負(fù)荷側(cè)接地故障，利用對(duì)稱(chēng)分量法與復(fù)合序網(wǎng)對(duì)故障后電壓、電流等電氣量進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)故障后會(huì)產(chǎn)生很大的負(fù)序電流與正序電流變化量，能夠與非故障線路明顯區(qū)分。線路斷線后故障相電流一相電流降為零，另兩相電流下降，且大小相等，方向相反。而TA斷線時(shí)一相降為零，另兩相大小方向均不發(fā)生變化。理論推導(dǎo)出故障后斷線故障點(diǎn)兩側(cè)相電壓與零序電壓的變化特征。并對(duì)分支線路發(fā)生單相斷線故障時(shí)電壓、電流變化規(guī)律進(jìn)行總結(jié)。對(duì)電壓、電流的理論分析為提出單相斷線及接地復(fù)雜故障判據(jù)提供了理論基礎(chǔ)。

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