10KV架空线路单相接地故障定位方法的研究与实现

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【摘要】本文主要从10kv架空线路单相接地故障定位的方法、10kV架空配电线路故障、10kv配电线路接地故障预防措施、远程自动故障定位系统等方面进行了全面的研究。

【关键词】10KV架空线路；单相接地；故障

中图分类号：TM726文献标识码： A

一、前言

我国人口基数大，对电能的需求量逐年递增，10KV配电网是我国电网应用较为广泛的输电方式，其中单相接地故障会导致很严重的后果，所以研究其故障定位是非常必要的。

二、10kv架空线路单相接地故障定位的方法

1.传统的故障定位方法

10kv架空线路配电网发生单项接地故障定位的一般方法是人工巡线，操作人员沿着线路进行巡视，然后将故障点查找出来。这种传统的方法在使大量的人力物力耗费的同时，也使停电的时间长度延长，同时使供电的可靠性降低。因此，我们应该积极发挥主观能动性，找出一些快速定位故障的方法。

2.现代的故障定位方法

（一）阻抗法

根据发生故障时测量到的电流、电压将故障回路的阻抗计算出来，然后家丁线路是均匀线，线路长度和阻抗成正比，依据二者的关系，将故障距离估算出来。阻抗法的显著优点就是投资少，缺点是路径阻抗、电源参数等对其具有较大的影响。因此，只能在结构比较简单的线路中使用阻抗法，而由于阻抗法无法将伪故障点排除，所以不能应用于带有多分支的10kv配电线路，在实际的应用中，常常将阻抗法作为辅助的测距方法，然后将其与“S注入法”或行波法结合起来确定故障的位置。

（二）交流注入法

该方法的原理是：使用重合器隔离故障区段，然后注入高压信号，保持100~200mA的电流。拿着检测器使其沿着线路从区段的始端开始检测。如果检测位置前后有两倍以上的信号差，那么就可以将这一检测位置断定为故障点。

但这样做事存在误差的，因为线路和地面的检测位置相距10m，而且有很小的电流。但是，由于测量到的信号与线路上流过的信号成正比例关系，因此并不要求具有很高的精度，只要在故障前后有明显的信号强度，检测器就可以在允许的范围内将信号测量出来，从而把故障点找出来。注入信号源交流结构如下图所示。

发生故障之后进行故障定位的方法即是离线定位。其具体方法是，首先，将故障相判断出来。该方法需要信号源，使用60Hz的信号。选择该频率的主要原因是周围空间中不可避免地会有工频磁场噪声的存在，为了将该噪声切实避免，舍弃工频信号；较高的频率不利于该定位方法的实施，所以应该尽可能地选择低频；较低的频率会增加信号源装置的变压器体积，为了避免过于笨重的装置，不宜选择太低的频率。因此，最理想的信号应该为60Hz。

三、10kV架空配电线路故障的有哪些

架空线路的网线路多、很大一部分为放射式供电线路，线路分段开关量少，线路设备简陋。虽然加强了对线路的改造，使配电线水平得到提高，但架空事故仍发生，应采取措施减少甚至事故发生，提高1配电线的运行水平。

1.110kV配电线路故障

由于绝缘水平低，线间距小，通过的位置多为山地、空旷及的工业园地，易遭受雷击、外力破坏等，使线路跳闸。根据运行经验，架空配电线路的事故有以下几种：

自然灾害、外力破坏故障、故障导致线路事故、产权设施造成故障、环境方面的因素、管理的因素

2.故障定位问题

系统以架空线路为主、覆盖区域广、电阻大，多数用电流接地故障定位。长期以来困扰供电部门，没有得到解决。

随着社会的发展，对电力需求越来越大，电网对社会生活愈来愈大。因此，快速准确定位，对系统的经济性、可靠性相当重要。

配电网是结构最复杂、面积分布最庞大，故障繁忙，尤其是接地故障，概率最大，因此配电网单相接地定位问题相当的有必要。

3.10kV架空线路单相接地故障定位

国外一些城市的故障定位主要是用自动化装置确定区，接着由工作人员巡线来找到故障点。即在线路上安装有自动分段开关装置，故障了利用自动开关进行相互配合，确定故障区域同时将其隔离，这种方法仅仅只能定位故障区段，往往并不可以确定其位置，由于自动化投资大、限制了使用范围，在我国不能广泛的使用。

中国主要使用人力巡线查找故障，对于装分段开关使用拉开分段刀闸确定故障点，然后在故障点里用巡线查找故障。无论是直接巡线，还是确定故障再巡线的故障查找都消耗大量人力，延长了时间，造成损失。针对电网分支多、结构特点，提出60Hz交流方法，以期减少时间，协助供电局快速地找出故障段。

四、10kv配电线路接地故障预防措施研究

1.合理备置设备装置

针对同杆架设和线路跨越情况，应严禁在电线塔杆中挂设弱电线，保证高压和低压线路间距大于安全距离标准，并将线路交叉档两端的塔杆接地，以此规避弱电线或低压线出现放电接地故障；针对导线断线或倒杆现象，建议强化线路巡视和检修力度，并根据技术标准及时更换或改造破损、老化线路；针对绝缘子、避雷器、配电变压器、柱上开关等设备故障，应保证其选型正确，性能良好，参数科学，并通过日常维护使其保持理想的工作状态；而针对由瓷瓶引发的接地故障，一要淘汰全部的劣质瓷瓶，有计划的更换老化、陈旧的瓷瓶，并尽量使用工艺好、性能高、质量可靠的棒式绝缘子代替针瓶，以此提高线路绝缘水平，消除原有瓷瓶击穿甚至炸裂的隐患；二是为避免因瓷瓶扎线松脱引发接地故障，应基于对其扎线松脱原因的分析，规范扎线操作标准，切实提高其绑扎质量，而对于重冰区域的10kv配电线路，适宜对其采取减小档距、缩短耐张长度等操作，以此平衡瓷瓶扎线受力，并予以定期巡视，以此及时发现、处理缺陷。

2.注重防范外力干扰

10kv配电线路通常线路较长，涉及面广，受外力因素干扰是难以避免的，因此容易衍生诸多接地故障，如其中的树木短接在事故成因中占有较大比例，这就要求首先电力企业切实履行宣传和告知义务，加大安全用电和电力设施保护宣传力度，如借助电视、广播、挂牌、标语等督促公众树立安全用电和保护电力设施意识；其次是加强管理由人为因素引发的接地故障，如在绿化荒山、植树造林等绿化规划中，严格控制树木密度和与线路距离，并在最大限度上避开10kv配电线路点，以免出现树枝倒压线路现象；在施工过程中，若需要清理树障，应保证其及时性、合理性与彻底性，以免因树枝缠绕线路引发接地，且尽量在平行线路、交叉跨越线路、同杆线路等架设中不带电作业。

五、远程自动故障定位系统

远程自动故障定位系统工作原理简述如下：

1.安装故障探头FD，分别安放在各分支处，一旦各线有一处出现短路故障时，流过FD的短路故障电流，产生明显特征信号电流，传输到无线收发系统的动作信息，传送动作信号到相隔短距离的子站。

2.发生支线有一处某点的单相接地故障，受到不平衡电流源的影响，使故障线路中产生负荷电流叠加，电流信号形成明显特征，流过发生支线的FD检测，翻牌指示特定信号，相应数据信息用无线发送到转发站。

3.适当安装数据转发站，安装应与各线路的交叉处，在主干线距离较长，根据交叉分支来决定，数据转发站将FD分别挂在三个支线的9相线路上，也就是只能接收最多9只FD，FD把动作信息发送到数据转发站，数据转发站将短消息发送给中心站。

4.接收到发来的信息的中心站，分析、核查、保存和处理信息，用RS232的方式将处理过的信息送到监控主站。

5.监控主站结合地理信息系统，运用网络拓扑计算分析实行故障定位，显示出故障点的直接地理位置信息，把定位信息转到中心站。

6.中心站运用网络通信，将短消息的方式发送给相关运行人员，根据故障定位信息直接到故障点，确保供电的正常运行。

六、结束语

本文着重介绍了10KV架空线路单相接地故障定位方法，分析了产生故障的原因，加强预防工作是首要任务，其次加强定位方法的研究与应用是非常必要的，及时发现并解决问题可以更好的保证我国电力资源的输送。

参考文献：

[1]房秀斌.10kv架空线路单相接地故障定位方法的研究与实现.科技风.2013年3月，第2期，166-168.

[2]徐汝俊.10kV配电线路单相接地故障定位方法的研究.华北电力大学.2012年4月，第4期,243-247.

[3]何子昂.10kV架空线故障定位系统的研究与开发.华南理工大学.2013年10月，第9期，110-115.