10kV配电网单相接地故障及处理措施
摘要：配电网络作为直接面向电力用户的关键供电环节，其安全与稳定的运行直接关系到供电网络的供电质量。但是在实际的运行过程中，配电网络往往会受到各种故障的影响，尤其是单相接地故障严重威胁着配电网络的安全与平稳运行。因此准确且快速的对配电网单相接地故障进行定位与处理，具有相当重要的意义。本文首先介绍了10kV配电网单相接地故障选线方法，然后详细论述了10kV配电网单相接地故障定位方法。并以此为依据总结出了一套切实可行的单相接地故障定位与处理方法。
关键词：电网故障；10kV配电网；单相接地故障；故障处理
随着我国社会经济的发展水平的不断提高，人们对于供电的质量与稳定性提出了更高的要求。而配电网络作为直接面向电力用户的关键供电环节，其安全与稳定的运行直接关系到供电网络的供电质量。但是在实际的运行过程中，配电网络往往会受到各种故障的影响，尤其是单相接地故障严重威胁着配电网络的安全与平稳运行。另外由于10kV配电网络所处的环境十分复杂，存在相当多的配电线路分支，一旦发生单相接地故障，一般很难确认故障的线路。此外发生故障的位置电流相对较小，难以获得较强的故障信号，这也为单相接地故障的
定位与处理带来很大的困难。
一、10kV配电网单相接地故障选线方法
根据判断信号模式的不同，10kV配电网单相接地故障选线方法可以分为主动信号法和被动信号法两种。其中主动信号法是将某种频率的信号注入配电网内，并针对该信号进行检测，从而完成单相接地故障的选线工作。主动信号法注入的信号可以分为可变频率信号和单一频率信号。而被动信号法具体可以分为故障稳态信息法、故障暂态信号法和综合信号法。
基于故障稳态信息进行选线，首先就可以针对出线的线路，逐一进行断电，进而检测中性点的零序电压。然后与正常情况进行对比，从而完成选线。这种方法的选线准确率较高，但是选线的速度较慢，且工作量大，同时会对供电的稳定性产生影响。然后还可以根据消弧线圈的失谐度，对正常状态下出线线路中零序回路的零序导纳进行计算，以此作为参考值。当出现单相接地故障时，由于引入了不对称电源，会令该零序导纳值产生变化，通过与参考值进行对比，就可对故障发生的线路进行确定。但本方法仅能在自动调谐的消弧线圈接地系统中进行使用。另外由于故障出现时，系统内会有非线性谐波电流存在于元件和
设备中。各次谐波，尤其五次谐波在故障线路中达到最大，并且相反于正常的线路。以此就可以确定故障发生的线路。但是这种方法的缺点在于，由于谐波的分量偏小，造成检测有一定的困难，同时互感器之间的不平衡和接地电阻的干扰均会对此产生显著影响。最后，如果确定参考信号为正弦信号时，结合对出线零序电流在故障之前以及之后，与参考信号的投影差，也可以确定故障线路。这种方法并不受互感器不平衡的影响，但是计算量相对较大。同时当参考信号存在一定偏差时，也会影响选线的准确度。
基于故障暂态信息进行选线，首先可以选择首半波法。当故障出现于相电压达到幅值上时，此时故障段与正常段之间会存在相反的零序电流。以此为依据就可以完成选线操作。但是这种方法也有一定的缺陷，当故障发生在在初相角或接地电阻处时，对选线的准确性会产生显著的影响。另外也可以参照形态学的原理，将线路变化或幅值相位的改变进行对比，出现最大幅度变化的位置一般就是故障线路。此时故障线路的相位改变一般与正常相位相反，因此这种故障选线方法具有较高的准确度。
综合信号法则是针对故障的诸多信息进行采集，进而较为准确的完成故障选线工作。这里的信息包括功率等在内的测量点故障特征量以及各个观测点的故障特征量，所维度的信息
采集使得故障选线具有了更高的精度。通过收集全部接地故障类型信号作为样本信号源，并提取其特征量，建立故障信息指纹库。当出现单相接地故障时，可以通过对比故障指纹信息，就可以判断故障发生的线路。
二、10kV配电网单相接地故障定位方法
对于10kV配电网单相接地故障的定位方法有很多，最传统的方法就是人工巡线法。但是由于其工作量巨大，费时费力，因此这种方法仅可在较短的输电线路内运用。以目前实际情况来看，人工巡线法已经逐步被行波法和阻抗法所取代。其中阻抗法的应用前提是假定线路参数维持恒定，结合故障时取得的故障电流和电压信号，利用欧姆定律，计算出故障点和测量点之间的线路阻抗。由于阻抗与距离之间成正比，因此可以根据阻抗计算出故障距离。这种方法不论是原理、还是设备均相对简单，但是其缺点就是接地电阻等数值的偏差，会严重影响方法的准确性。而行波法是通过故障线路中电压行波等在输电线内传输的时间差，进行定位判断。在具体的计算中可以采用单端测距法和双端测距法来进行位置计算。单端测距法通测量端母线获得的故障电流或电压的第一个波头与故障点反射后波头的时间差，将时间差与波速相乘，就可以得到故障位置。双端测距法的前提是两端波速确定
且两端时间保持同步，通过对两端接收的故障电流和电压行波的时间差，对故障距离进行测量。运用单端测距法时，往往难以对故障点反射波进行辨认，因此其虽然具有较高的准确性，但是可靠性却相对偏低。采用双端测距法时可靠性较高，但在实际中需将检查装置设置于线路的两侧，并且需准确地同步两端时间。因此定位的成本相对偏高，且对操作有一定的要求。
三、结语
随着我国供电技术的不断发展，对于10kV配电网单相接地故障的定位和处理方面的研究，也得到了相关研究者与供电从业者的重视。经过不断地深入探究，目前已经取得了一定的成绩，总结出了一套准确且快速的故障定位与处理方法。很大程度上改变了以人工巡线进行故障定位方式，降低了供电单位的人力与物力消耗，避免了因为长时间而造成的各类事故，确保了供电的稳定性。但是对于10kV配电网单相接地故障的理论研究仍缺乏一定的系统性，部分研究成果的局限性极为突出，难以进行大规模的推广。因此相关研究者还应对此进行深入研究，为保障供电系统稳定性，促进经济社会发展打下坚实基础。
参考文献：
陈子良[1]廖尚誉.10kV配电网单相接地故障及处理方法的分析[J].电力设备管理,2020(01):53-54+77.
[2]王军,杨凡.10kV配电网线路单相接地故障的查及改进方法[J].中国设备工程,2018(23):175-176.
[3]陈子良,周密,曹雯,张烨,刘青.10kV电力系统单相接地故障分析与处理方法[J].电力信息与通信技术,2017,15(07):101-106.