配电网单相接地故障原因与定位技术研究

卜炜

摘要：单相接地故障是配电网运行中最为常见的一类故障，不仅会危害配电设备和变电设备，甚至可能危害人畜安全，强化其故障定位具有重要现实意义。实践证实，配电网单相接地故障通常有人为因素、设备因素及环境因素导致，工作中我们应着重对其成因以及常见定位技术进行探讨，以提升故障诊断效率。

关键词：配电网；单相接地故障；故障成因；定位技术

在配电网规模不断扩大以及结构日益复杂的背景下，单相接地故障发生率及其危害程度均越来越大，强化故障的快速定位，对确保配电网运行稳定性，减少配网故障隐患带来的损失，是当前供电企业发展中需要迫切解决的一个发展课题。

一、配电网单相接地故障成因

1.1 人为因素

大多数配电线路都是设置在公路等行车道的两侧，面临着比较大的车流量，如果驾驶人员存在违章驾驶行为，配电网杆塔造成碰撞而使杆塔倒塌问题，或者是随着新时期“三旧”改造工程的增多，市政新建以及改扩建工程项目不断增多，施工过程中如不加注意，也容易对地下敷设的电缆造成挖伤破坏；又或者存在不法分子为了一己私利偷窃电力设备等行为，造成电力设施破坏；甚至某些人在导线上面悬挂异物等，这些均是人为因素造成单相接地故障的具体表现。

1.2 设备因素

在配电网运行期间，涉及到众多配电设备，一旦其出现运行故障问题，那么就容易发生单相接地故障问题。比如，高压引下线出现断线故障；高压绕组单相绝缘出现击穿破坏或接地破坏；绝缘子破裂造成雨天出现闪络或放电问题；高压柜长时间运行未能及时维护管理，其内部的线路或设备出现了绝缘老化问题等，上述设备出现故障问题均可能会诱发严重的单相接地故障。

1.3 环境因素

配电网运行环境多数都比较恶劣，其中很多位于空旷露天环境下，如果在运行中遭受到雷击灾害，那么会因为雷击使避雷器、绝缘子等造成破坏，或者会在大风条件下造成导线出现断线、杆塔倒塌或倾斜等，这些外在環境因素均可能会诱发单相接地故障。此外，如果没有做好树障清除工作，及时清理线路隐患，可能会因为架空线路上搭上树枝断落或导线对树木放电等，诱发单相接地故障问题。

二、配电网单相接地故障常用定位技术

2.1 故障测距法及应用

故障测距法是最为常用的一种单相接地故障定位技术，具体主要包括如下几类：

（1）阻抗法。阻抗法在当前国内配电网单相接地故障定位中具有广泛的应用。如果配电网中的相关线路具有很强的均匀性，那么在其出现单相接地故障后，检修人员可以通过电压和电流等参数的确定，之后求解出配电线路回路的阻抗值，再考虑相应阻抗值同线路长度之间的关系，就可以确定单相接地故障点和测量点之间的间距，最终达到明确故障位置。

（2）行波法。主要可以划分成四种类型，即：A型、B型、C型和D型。其中A型行波是根据单相接地故障所形成的行波对单相故障进行定位；B型行波是根据单相接地故障所形成的的行波对双端故障进行定位；C型行波则是出现单相接地故障后，通过故障检测信号输入，一旦在沿线传播中的行波碰到故障点位置时就会出现反射或折射情况，技术人员可以结合反射或折射程度对故障点进行定位，具有很高的故障距离定位准确度。这种故障定位技术是应用最为广泛的一种，相应的定位示意图如图1所示。E型行波则是通过判断重合闸开关出现动作状态下合闸脉冲与发射脉冲间的时间差，进行确定故障点位置。

（3）安装单相接地故障指示器。为了更加迅速地排查配电网单相接地故障，可以在配电线路上面安装专门的故障指示器，其可以实现检测配电线路的故障电流，指示故障的分支以及区段等。在实际的应用中，故障指示器非常适用于短路故障诊断定位中，但是在高阻接地故障或对接地故障定位期间，相应的故障信号相对较弱，可能会影响故障指示器动作的可靠性。由此可见，故障指示器在定位单相接地故障时，准确率不好，所以一般不适宜于故障定位要求比较高的单相接地故障定位中。

2.2 注入法及应用

在单相接地故障定位中，注入法也是比较常用的一种故障定位技术，相应的故障定位机理为：在配网出现单相接地故障问题后，那么会从母线电压互感器向配电线路的故障相注入相应的电流信号。基于注入信号的流动特性，可以通过设置专门的信号探测器来跟踪注入信号的路径，借此来准确定位出配电网单相接地故障的位置。根据故障定位机理的不同，可以将注入法划分为交流信号注入法和直流信号注入法。当前常用的S注入法本质上是一种交流信号注入法，相应的故障分析及定位机理主要为：在配电网母线当中，基于其电压互感器来注入交流电流，之后运用电流探测器对相应的专用信号进行检测，以此对配电网单相接地故障的线路以及具体位置进行准确诊断和排查，有助于避免或减少线路电容存在而对检测结果准确性带来的干扰。但是如果处于高电阻接地的状况下，配电网中所设置的电容分流作用通常会超过其方法的允许范围，会使得在某分支出现两条分支电流信号差距并不显著的情况，进而可能会对配电网单相接地故障方向辨别以及结果判断的准确性产生影响。

2.3 综合定位法及应用

配电网线路一般会采用中性点不直接接地系统。如果出现单相接地故障，相应的故障电流一般比较小，却有着比较复杂的故障特性，其所检测到的故障特征有着很大不确定性。针对这种情况，采用单一的故障定位技术，可能故障定位效率不高。而综合定位法就是在配电网故障定位中以分步骤的方式，综合运用多种故障定位技术，确保可以增强故障定位的可靠性与准确性。比如，图2所示的综合定位法是一种基于直流注入法和行波法所提出的一种配电网单相接地故障定位技术，可以有效地发挥直流注入法和行波法二者的故障检测优势。通过运用C型行波故障定位技术，可以完全由人为控制所发射行波信号的强度与波形，且不会受到配电网故障线路所形成行波信号的干扰，同时该种故障定位技术是离线测距，可以实现重复开展故障定位判断。此外，对于直流而言，不必考虑线路分支，分支及其下游均不会出现接地故障，可以近似地看成是开路状态；不需要考虑配网单相接地故障点是否存在接地电阻，相应直流信号指定数值均可以通过对电源输出电压大小进行调整；不需要考虑配网线路的电容和电感，这些均不会影响配网线路直流。

三、总结

综上所述，配电网单相接地故障是配电网运行中常用的一种故障，定位技术在诊断与解决配电网故障方面具有重要的意义，有助于极大地提高故障处理的质量和效率，降低故障损失，增加供电企业经济效益。

参考文献：

[1]徐国春.配电网单相接地故障定位新技术研究[J].低碳世界，2016（30）：37-38.

[2]王孔振.10kV配电网单相接地故障特征分析[J].科技创新与应用，2017（19）：174-175.