摘要：在我国的电网规模不断扩张的态势下，配电线路是脆弱而重要的构成内容，它会受到诸多因素的影响和干扰，可能会导致大面积的停电事故及至电网崩溃问题。为此，要关注和研究配电线路的故障检测，要对配电线路单相断线故障加以检测，针对性地加以处理，以最快恢复电网系统的正常供电，确保配电网的安全稳定运行。
关键词：配电线路；单相；断线；故障；检测
在我国的智能电网的建设战略引领下，为了全面提升配电网的供电安全与可靠性，要以配电线路为重点研究对象，探讨和分析影响配电线路正常运行的影响因素，及时发现和检测配电线路单相断线故障，采用有效的检测和处理技术，实现高灵敏度的故障选线，从而确保配电线路的供电安全与稳定。
一、配电线路单相断线故障的影响因素分析
配电网是与用户直接相连的电网末端，其供电运行的安全可靠性与人们的生活和工作密切相联，如果配电网出现异常故障，则会给人们的生活带来巨大的损失。为此，要全面分析配电线路断线故障的影响因素，具体包括以下方面：
1、机械外力因素。配电网大多布设于城市的高空，容易受到树木倒塌、工程施工、车辆穿梭等因素的影响和干扰，在外界的拉力作用下使配电网的线路断线。同时，配电线路在温度较低的状态下产生的荷载也会引发线路断线现象。
2、电气因素。在配电线路中存在的不同短路故障会导致电流过大，超过承受负荷而出现发热现象，由此导致导线烧断故障。
3、雷弧断线。在天气恶劣的条件下，配电线路一旦遭遇到雷电的袭击，则会使绝缘子处与横担部位产生放电现象，在强烈无法熄灭的电弧作用下将导线灼伤。
4、施工管理方面的因素。在配电线路施工过程中，存在质量不过关、管理与维护不当等缺陷，导致线路出现断线故障。同时，在配电线路缺乏维修和管理的前提下，瓷横担处容易因脆弱而断裂，引发断线故障。
由此可见，配电线路的分布较为广泛、杆塔较低、走线相对复杂，难免出现断线的异常现象，而其由于相电压、相电流的变化特征并不十分突出，难以及时被工作人员发现，为此，应当尽快找出故障线路，并针对性地加以隔离、报警和处理。
二、传统配电线路单相断线故障检测分析
配电线路难免存在纵向不对称故障，即：一相断线和两相断线故障。在配电线路某馈线出现断线故障时，其母线侧相电压、相电流的变化难以被及时发现，然而这种断线故障线路的持续不对称运行状态，会使人们受到较大的损失，这种非全相运行的状态尽管不会导致危险的大电流和急剧波动的电压，然而，却会因系统中的负序分量而导致电机出力及绝缘受损。为此，要对配电线路单相断线故障进行检测分析。
1、配电线路单相断线故障检测分析
对于配电线路单相断线故障检测技术和方法包涵有对称分量法、αβ0分量法、通过abc坐标直接计算法等，然而应用最为广泛的是对称分量法，可以通过对称分量法对故障线路各序分量进行求解，借助于复合序网图，以断线故障状态下的边界条件为依据，形成三个序网络组成复合序网的形式，进而对复合序网中的各个电气量关系进行检测和分析，获悉电压及电流的各序分量。其单相断线故障分析示意图如下所示：
单相断线故障系统示意图
在单相断线故障之中，正序电流与负序电流的大小相等且方向相反，其电流分布与中性点接地方式无关。如果是动力负荷，断线故障前后的正序电流变化量比负序电流变化量要小；如果是非动力负荷，断线故障前后的正序电流变化量与负序电流变化量相等。因而，一旦出现配电线路单相断线故障，则会有负序电流变化量大于正序电流变化量的现象，且负序电流相较于正序电流的变化更为显著。另外，配电线路单相断线故障发生前后，故障相保护安装处各序电压保持不变，各相电压依旧是三相对称电压。
2、单相断线加电源侧接地故障检测分析
在配电线路出现单相断线故障之后，其断开的导线掉落在地上极易导致断线接地复故障，这一故障因其断开的导线落地位置不同而分为电源侧接地及负荷侧接地两种。
（1）单相断线加电源侧接地故障保护安装处的电流及电压变化情况。在出现配电线路单相断线加电源侧接地复故障之后，故障相各序电流的大小相等且方向相反；正序电流减小，负序及零序电流增加，系统生成负序及零序分量，对于系统的安全运行不利。在出现单相断线加电源接地复故障之后，故障相电流的大小与接地电阻Rg显现出负相关关系。另外，在这种故障状态之下，三相电压不再对称，对于系统的绝缘造成较大的影响。
（2）单相断线加负荷侧接地故障的电流及电压检测分析。在出现单相断线加负荷侧接地故障之后，电源侧故障相零序电流为0，正序及负序电流大小相等且方向相反，并且序电流的变化情况与负荷性质有极为密切的关系。在出现故障之后，断线相电流变为0，其他两非故障相电流大小相等且方向相反。电源侧的零序电压与接地电阻、负荷性质有直接的联系，且三相电压也不再对称，故障相电压升高为1.5倍的相电压，非故障相电压则低于相电压，并与Rg呈递减关系。
三、含分布式电源的配电线路单相断线故障检测分析
现今，中小容量的分布式电源普遍应用于配电网之中，提升了电网的经济性和灵敏度，由于传统的配电网是单电源、辐射型的网络架构，潮流方向单一，电网中的各支路电流由负荷分布决定，在将分布式电源接入配电网之后，传统配电网成为潮流方向不再单一的多电源网络架构，系统电源与分布式电源同时对负荷供电并提供有功功率，一旦含分布式电源的配电线路出现单相断线故障，则需要针对性地分析其断线故障变化特性，为高灵敏度的故障选线提供依据。
含分布式电源的10kV配电线路单相断线故障如下图所示，其中：L1代表故障线路；L2代表所有非故障线路的等效线路；S代表系统等效电源；SDG代表断口下游处的分布式等效电源；馈出线末端直接带三相对称负荷：
在含分布式电源的10kV配电线路出现单相断线故障之后，其正序电流及负序电流都出现了显著的变化，并受到负荷性质即正负序阻抗之间的比例关系及故障前后分布式电源出口处的故障电流变化量的影响。在出现单相断线故障之后，正序电流与负序电流的大小相等且方向相反。同时，可以根据分布式电源容量的大小、接入位置及所带负荷性质的情况，确定单相断线故障后正序电流与负序电流的变化幅度，由此可以检测和判定故障线路与非故障线路。另外，配电线路出现单相断线故障之后，故障相保护安装处的各序电压保持不变，各相电压仍旧为对称电压。
四、结束语
综上所述，在智能电网不断普及的背景下，用户对电能的质量要求不断提升，配电线路的单相断线故障成为了人们关注的话题，要引起相关部门的重视，由于配电网出现单相断线故障的特征并不明显，且配电线路中并无专门反应断线故障的保护装置，这就使电网带故障运行的状态难以被发现，严重损害用户的利益。为此，要快速、高效而准确地判定和检测配电线路的单相断线故障，以传统配电线路及含分布式电源的配电线路为对象，对这两种配电线路的单相断线故障后保护安装处的电流及电压进行检测和分析，充分运用对称分量法判定并检测配电线路断线故障，确保配电线路的安全稳定运行。
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论文作者:王霖,王琪
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/15
标签：故障论文; 断线论文; 单相论文; 线路论文; 电流论文; 相电压论文; 电源论文; 《电力设备》2017年第20期论文;