关键词：配电系统；配电线路；弧光故障；高阻接地；故障检测
引言
配电网结构多变(拉手、开环)、系统接地方式多样(不接地、消弧线圈接地、小电阻接地)、电缆基金项目：国家电网公司总部项目资助“配电网多态复杂故障特征库及自适应辨识关键技术研究”(GY71-17-032)化或架空电缆混合接线率逐年增高、故障类型复杂(雷击、树闪、断线、人身触电等)，导致了非有效接地系统的故障选线正确率一直不高。近年来，随着基于行波量、暂态量的故障选线技术的不断推广和应用，故障选线的正确率得到了显著的提高，但是在弧光高阻，特别是间歇性、发展性弧光高阻故障时，现有的技术仍然存在着失效等突出问题。
1故障现象
弧光接地过电压是间歇性弧光接地过电压的简称，当该类型故障出现在中性点非直接接地系统中时，不稳定的间歇性电弧反复熄灭和重燃，引起故障相和非故障相间电感电容回路的高频振荡，其非故障相的过电压幅值往往会达到3.15~3.5倍。系统发生单相接地故障时，一般会产生警铃，如“xx千伏母线接地”信号，或者是在中性点经过消弧线圈接地系统中出现“消弧线圈动作”信号；绝缘监视表中的三相电压指示值不尽相同，出现一相降低，两相升高的情况，即稳定接地，或者是表针不停来回摆动，即间歇性弧光接地；当出现间歇性弧光接地故障时，非故障相电压较高，常常出现表针打到头，并伴随有互感器高压侧熔断等。系统发生单相弧光接地故障时，往往会产生以下共同特点：1.故障均繁盛在小电流接地的配电网中；2.弧光接地故障中均会产生过电压，且过电压值存在明显波动，并且这跟电力系统中的非周期分量和系统谐振有关；3.在中性点经消弧线圈接地的小电流系统中，消弧线圈中多会出现位移过电压超过限制、装置故障等；4.单相接地故障时多会伴随着出现过电流保护动作、开关跳闸等事故；5.单相弧光接地故障多发生在配网的电缆线路部分。
2 配电线路弧光高阻故障检测技术
2.1电弧特性辨识法
电弧特性辨识法主要基于HIF发生时，一般会伴随出现电弧畸变，并设计故障检测方法。电弧特性在时域上表现为零序电流的过零畸变性、间歇性；从频域上体现为特定的偶次、3次、5次等谐波含量、相位的变化特征。根据侧重点的不同，现有的电弧特性辨识法主要从时、频域角度反映电弧畸变，识别故障。从时域角度，主要关注HIF的随机性行为及不对称性，用故障电流前一个周期正、负电流的峰值与后一个周期正、负电流的峰值差来表征电流信号中的“闪烁”，用1个周期内正峰值和负峰值的差来表征电流的不对称性，进而实现了HIF检测的检测。文献[12]基于HIF故障的“过零畸变”特征设计一种凹凸性检测法，用二阶导数的正负表征故障电流波形过零点前后的凹凸性变换规律，在1个周波内，当正向过零点是凸性，之后的1/8周波内是凹性，则认为发生了HIF检测，但该方法仅能够实现信噪比大于10dB的HIF的检测。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆从频域角度，将HIF检测的低频频谱与变电站正常运行1周所记录的电流谐波进行差异性比较，确定了可以利用二次谐波含量的越限检测线路经干燥、湿润土壤接地故障情况。将故障电流近似为基波与3次谐波的叠加，当基波与3次谐波的幅值比大于某阈值，相位差进入一定的范围时则认为发生了HIF。分析发现故障电流波形的非对称性主要由偶次谐波引起，基于偶次谐波设计并对比分析了偶次功率、偶次比值、偶次增量方差3种判据的实际效果，能够实现正常开关事件与HIF的区分。谐波分析法从频域的角度展开研究，可以很好地应对HIF时域波形复杂多变的难题，但其本质上是一种定量分析方法，无法给出一个可靠、灵敏的整定值。
2.2接地故障解决措施
对于接地故障，工作人员可按照3个步骤进行检修。1）测量电路。其主要目的就是通过测量电路，了解配电线路接地问题的情况，并获得相关检测数据，从而为后续的故障解决奠定基础。需要注意的是在所有检测数据中，比较关键的测量数据是绝缘电阻测量数据。如果经过测量发现该测得的电阻值远小于预定电阻值，就应进行二次测量，确定故障回路。2）部分接地故障不容易检测。对此，检修人员应采取合理的解决方法。以单相接地故障为例，这是一种难以识别的在线故障。因为当单相接地故障发生时，配电线路表面并没有任何明显的变化。尤其是当发生小电流单相接地故障时，更加难以识别。在定位、检测故障时，检修人员可利用相关检测仪器，并结合丰富的工作经验，判断配电线路是否存在单向接地故障。例如应用小电流接地选线、故障测距和户外故障点探测等方法。在确定故障之后，检修人员就可采用替换、修复等故障解决方法。3）为了切实减少短路故障，电力企业还应采取有效的管理措施。例如加大配电线路的建设投资，提升配电线路工程的建设质量。做好开关柜、箱式变电站等的质量检测及运行检测，尤其是做好封堵作业，以免潮气进入设备内部，造成设备故障。同时，定期进行电缆及其设备的检测、维护，降低短路故障的发生率。
2.3调度处理措施
在中性点废纸接接地系统发生接地故障信号时，值班人员应该首先保持冷静的思考能力，及时向上一级调度汇报，并且对故障现象做好应有的记录，并且根据故障信号、表计指示、运行方式等判断故障情况。例如：如果变电站的出现中都装有接地信号装置，在装置正常运行的情况下，就很容易发现故障区域；在发出母线接地信号的同时，如果另有一线路也发出了接地信号，则故障点很有可能就在该线路上；如果仅仅发出了母线接地信号，则故障点很可能就在母线上或者是在与母线相连的设备上。但是，如果母线出现没有装设接地信号装置，则应该根据以上特征，判别故障性质，在进行分网运行，以缩小查找范围。在系统发生单相接地故障，进行分网运行时，首先应该从总的降压站内分支开始，分别切除10kV系统中的供电回路，然后再逐级往下进行查找，直到找到接地点为止。
结语
配电线路弧光高阻故障快速检测是目前配电线路故障检测的难点。其本质原因是：中性点接地方式多样、故障点情况复杂，导致故障后的暂态过程不同，难以采用统一的公式表达。此外，故障后故障附加信号幅值较小，使得常规整定方法和阈值选择难以有效地平衡灵敏性和选择性。本文对配电线路HIF检测技术的研究状况进行了比较全面、系统的总结，给出统一的故障分析模型，也给出对应不同工况的暂态过程分析。并从谐波波动、选线启动判据、波头识别、弧光畸变等几个方面提出后续研究思路。
参考文献
[1]林志超，刘鑫星，王英民，等．基于零序电流比较的小电阻接地系统接地故障保护[J]．电力系统保护与控制，2018，46(22)：15-21．
[2]许庆强，许扬，周栋骥，等．小电阻接地配电网线路保护单相高阻接地分析[J]．电力系统自动化，2010，34(9)：91-94，115．
论文作者: 张 勇
论文发表刊物:《中国电业》2019年22期
论文发表时间:2020/4/7
标签：故障论文; 弧光论文; 电流论文; 过电压论文; 谐波论文; 线路论文; 单相论文; 《中国电业》2019年22期论文;