摘要：确保整个电网稳定、安全、有序工作，是促进社会生产、保障人们必要生活的重要保障，尤其是随着社会生产和生活的进一步发展，对电力系统运行的稳定性、安全性、可靠性要求也越来越高。但电网在实际运行中，经常发生10kV配网单相接地故障，严重影响了社会生产和生活的需求。本论文以10kV配网单相接地故障为研究出发点，对其定位进行了相关的研究和论述。
关键词：10kV配网；单相接地；故障；定位
根据相关统计数据显示，配电网故障所引起的停电事故在整个电网系统中占95%左右，而10kV配网最为特殊，不仅架设条件较为复杂，其线路在运行的过程中，受到多种因素的影响，极容易出现单相接地故障，严重影响了整个电网的安全性和稳定性。在这种情况下，电力运检人员，必须采取故障巡视定位和仪器测试定位等科学合理的定位措施，才能快速、有效的维修，以确保整个线路的稳定。
1.10kV配网单项接地故障概述
1.1 10kV配网单项接地故障原因
在10kV配网中，单相接地故障属于一种常见故障。同场，单项接地故障主要分为两种，即：一种是间隙性接地，下大雨风刮树枝、竹子碰线，风雨停后自然消失。另一种就是永久性接地，例如断线落地，瓷瓶炸裂、避雷器击穿等。永久性接地也分为金属性接地和过渡电阻接地。
导致10kV配网在运行中，出现单项接地故障的的原因，主要有以下四方面：
首先，自然因素。10kV配网线路在运行的过程中，常受到自然因素的影响，老鼠、蛇、潮湿、脏污等的现象，会使得线路出现开关、绝缘子、变压器等从而导致单相接地事故。另一方面，狂风、雷雨等影响下，一旦遇到10kV配网线路，以及线路中的配电设备出现了残旧、老化、树障等现象，就会导致其出现放电破股断线、瓷瓶破裂、避雷器击穿等现象，从而导致整个配网出现单相接地事故；
其次，人为因素。10kV配网线路在运行的过程中，不可避免地受到人为因素的影响，例如：砍树、砍竹、放风筝等，尤其是线路路旁进行施工的时候，经常会出现施工车辆撞杆、挂拉线等现象，从而诱发单相接地事故，甚至导致短杆短线，出现全线跳闸的现象，导致大面积出现停电的事故；
再次，受到其他线路的影响。在10kV配网中，所有线路之间的交叉跨越之间的距离必须要达到一定的标准和要求。但就目前而言，10kV配网中线路之间的交叉跨越之间的距离并未达到标准，以至于电网在天气高温、重负荷的情况下，对线路的送尺度产生破坏，从而诱发单项接地故障；
最后，10kV配网中，受到多种因素的影响，其绝缘部件和电气设备单相击穿，例如：互感器、变压器等，也会在一定程度上导致出现单项接地固体障碍[1]。
1.2单项接地故障主要危害
10kV配网中一旦出现单相接地故障，将会带来十分严重的危险，集中反映在：
第一，对配电以及变电设备的危害。10kV配电线路一旦发生接地故障之后，就会导致线路出现间歇性弧光接地，从而导致配电网出现中性点位移造成非故障相过电压，从而使其产生的电压远远高于正常的过电压。在这种情况下，就会导致线路上的绝缘子出现被击穿等现象，导致线路出现短路，对配电线路上的变压器、电压互感器、避雷器、开关等设备产生威胁，甚至引发其发生火灾事故等。
第二，影响供电的稳定性。10kV配电线路一旦发生接地故障之后，在接地的位置极容易出现间歇性电弧，从而导致整个电力系统中出现铁磁谐振，进而导致三相电路出现不平衡状态，从而对整个电网的稳定性产生破坏。另一方面，一旦发生接地故障之后，电力部门必须要进行大面积的停电，给企业生产和人们生活带来极大的不便。
第三，对线损的影响。10kV配电线路一旦发生接地故障之后，配网线路中的电流、供应电压等也会出现上升的趋势，甚至超出了线路本身的范围。在这种超负荷和超电压的状态下，就会导致线路出现被迫向外释放电的现象，从而导致了线路的损耗。
第四，引发火灾，危及人畜生命安全。10kV配电线路一旦发生接地故障之后，如果周围存在易燃物，就会在电弧接地的周围发生火灾；如果遇到雷雨、大风、潮湿等特殊的天气时，如果配电的线路未及时停电，就会对行人、巡视的人员产生威胁，导致其出现人身电击事故等[2]。
2. 10kV配网单项接地故障定位方法分析
10kV配网发生单相接地后，整个电网仍然可以继续运行2小时左右。因此，在这一段时间内，必须要采取有效的故障定位方法，尽快找出故障点。
2.1阻抗法
阻抗法主要是在对单相接地故障进行定位的时候，以测量到的电压、电流值对故障回路的阻抗进行计算。在计算的过程中，可以对整个电网系统中的线路进行假设，假设其是在均匀传输的状态下，通过电流、电压等实际参数，将发生不同故障类型时的故障回路的阻抗值与测量点大故障点的距离呈正比例关系。需要说明的是，10kV接地电流的大小与分布电容有关，当单相接地电流大于10-15A时应使用消弧线圈。因此，当配电网线路中出现单项接地故障的时候，可以据此对故障点的位置进行准确的估算。
除此之外，利用阻抗法对单项接地故障进行定位的过程中，还具有投资少、容易检测等优点，但在具体应用的过程中，因为阻抗发会对整个电网中的电源参数、线路负荷产生较大的影响，并且改方法只适用于线路结构简单的配电网，而对于带有多个小分支的10kV配电网线路中，单纯地利用阻抗发无法将故障点进行有效的排除，还必须要利用辅助测距、S注入法等，共同确定故障的位置。
2.2信号注入法
所谓的信号注入法主要是当10kV配电网发生单相接地故障之后，将特定的频率信号注入到系统中，并对信号的往返距离进行检测，以此进行故障距离的确定。就目前而言，主要有脉冲信号注入法和S信号注入法。
2.2.1脉冲信号注入法
脉冲信号注入法对单项接地故障进行定位的时候，主要是将高压脉冲注入到故障线路系统中，之后相关的工作人员将脉冲信号的检测器悬挂在导线上，并将其沿着可能出现故障的线路注入脉冲信号，并对整个故障线路进行检测。在检测的过程中，当检测器遇到脉冲信号的时候，检测器就会发生响声，这就表明单项接地的电路故障点在下游；如果在检测的过程中，检测器遇到脉冲信号的时候，检测器未发生响声，就表明电路的故障点在上游。
脉冲信号注入法不仅可以用来单项接地故障的检测中，还可以用其对分支点的线路故障进行检测。同样，在检测的过程中，一旦脉冲检测器发生响声，就表明存在故障分支，否则就不存在。需要注意的是，在利用脉冲信号注入法进行检测的时候，极容易受到导线分布电容量的影响，且检测的距离必须要在5km之内[3]。
2.2.2 S信号注入法
S信号注入法是一种特殊的交流注入法，主要是在对单项接地故障点进行定位检测的时候，将母线上接对象注入S信号电源，使其频率保持为220Hz，之后利用电流检测器对发生单项接地故障的线路进行探测、定位。该检测方法的工作原理主要是让外加直流高压的方式，使得就接地点处于击穿的状态，在此状态下，利用交流检测信号，对线路的故障点进行准确的测定。在具体检测的过程中，因为检测设备注入信号电流之后，在对可能发生接地故障的线路进行探测的过程中，一旦出现电流消失的现象，就可能是故障点。
在具体进行10kV配网单相接地故障定位的过程中，S信号注入法检测准确度最高。但该方法在使用的过程中，极容易受到导线分布电容的限制。这主要是因为注入的信号能量存在一定的限度，一旦遇到较大的故障时，就会对检测信号产生削减的现象，从而导致在检测的过程中，出现误差的现象；另外，在检测的过程中，由于我国配电网中大多使用的中性点不接地的方法，一旦受到外界的干扰，配电网的内部系统中就会产生铁磁谐振现象，从而导致配电网的内部出现过电流、过电压的现象，这也会对检测结果产生较大的影响，降低其检测的精度。
2.3行波法
行波法也是10kV配网单项接地故障定位中最为常用的一种方法，主要是利用行波传输的理论，对故障点和母线间往返一趟所用的时间进行检测，并以此对故障的距离进行测定。在具体检测的过程中，行波法主要有A、B、C三种类型。
A型行波法主要是用来进行单端故障定位。具体检测原理为：将故障点所产生的行波达到母线端之后，通过反射在 次到达故障点，接着再由故障点的反射，再次到达母线端所用的时间差异、行波速度，借此作为故障点判定的方法（如下图1所示）。
.png)
图1：A型行波定位过程
但在在具体应用的过程中，A型行波法难度较大；
B型行波法主要用来对双端故障进行定位和分析的过程中。具体检测的时候，主要是对故障点所产生的行波到达线路两端时的时间进行测定，并利用通讯联系的方式，对两者之间的距离进行测定。随着现代定位技术的不断发展，B型行波法已经被广泛地应用到单项接地故障的定位中；
C型行波法主要是利用人工注入脉冲信号的方法进行故障点定位。其具体定位过程基本与A型行波定位过程相似（如下图2所示），主要是将高压高频和直流脉冲注入到故障点，并根据其从装置到达故障点往返一次所利用的时间进行检测，并据此对距离进行测算[4]。在具体使用的过程中，该方法原理简单、检测就精准度较高，但在使用的过程中，必须要附加脉冲信号等，其资金投入较大，并不适合大规模的操作。
.png)
图2：C型行波定位过程
3.结束语
综上所述，10kV配电网在运行的过程中，常出现单项接地故障。在定位的过程中，受到自身线路结构复杂、节点和分支较多等因素的影响，存在较大的难度。必须要结合不同的情况，有针对性地选择阻抗法、信号注入法、行波法进行检测，实现故障点的精准定位。
参考文献：
[1]徐诚，梁仕斌，田庆生.配电网单相接地故障定位分析[J].云南电力技术，2016，44（1）：43-46.
[2]苏志斌.10 kV配电线路单相接地故障分析与故障查找[J].无线互联科技，2017（6）：67-68.
[3]付文林.10kV配电线路单相接地故障分析与处理[J].农村电工，2017（1）：35-35.
[4]杨蓝文.10kV配网单相接地故障分析及处理方案分析[J].中国高新技术企业，2016（18）：138-139.
论文作者:叶伟先
论文发表刊物:《电力设备》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/17
标签：故障论文; 线路论文; 单相论文; 过程中论文; 单项论文; 信号论文; 脉冲论文; 《电力设备》2018年第23期论文;