10kV线路老化与高阻接地故障对线损影响研究

程啟国

摘要：随着现代中国经济的快速发展，配电网线路网架趋于复杂，架空线路受环境因素影响引起老化与高阻接地故障而增加了线路损耗，不利于电网可靠经济运行。为分析老化与高阻接地故障分别对配电网线损产生的影响，首先建立了10kV配电线路老化数学模型，以实际测量数据为基础，拟合得到不同运行年限的各类型线路阻抗变化情况，然后通过实验统计数据建立了不同接地介质下的高阻接地附加损耗模型，最后以某配电网为例，采用等值电阻法分别计算分析了老化与接地故障对配电网线损的影响。

关键词：老化;高阻接地故障;线损

1供电线路线损概述

线损指的是电力供应系统中供电线路在传输、分配的过程中所出现的电能损失。如10kV中压供电线路在供电企业的变电设备中转出，在供给用户时由变压器将高压电转变，最后由供电企业进行购售电结算。供电企业在生产经营过程中，线损是无法避免的，线损包括了技术线损以及管理线损。在输送电力的过程中供电线路难免会发生损耗，同时公用电气设备随着时间的推移也会产生损耗，因此检测供电线路线损能够反映出公用电气设备的运行情况。

2线路老化的数学模型

2.1线路的等值模型

由于10kV线路长度通常在100km以内，其等值

电路可以忽略分布参数对其的影响，即可用式（1）的

集中参数来表示：

式中R表示总电阻;r表示单位长度电阻;X表示总电抗;x表示单位长度电抗;G表示电导;g表示单位长度电导;B表示电纳;b表示单位长度电纳。通常10kV线路不会发生电晕现象，其绝缘子泄露也很低，因而可认为G=0。此外电抗在电压等级不高时对电路计算的影响不大，也可认为X=0。

2.2基于实测的线路老化模型

为分析线路电阻大小与老化和线路运行时间的关系，选取10kV配电线路常用的几种型号：LJ-150，LGJ-185，LGJJ-185，LGJQ-300作为实验对象，进行电阻测试。每个线路选取运行时间为2～22年的长度为10m的测试样本进行实测，为了更为直观的显著电阻的变化，将测试样本电阻折算到100km长度，如表1所示。

从图2中可以看出，4种线路运行4年以内的线路电阻率几乎没有变化，随后开始缓慢增加，并且10年后增速越来越快，到运行15年时，电阻率增加速度進一步加快。故线路电阻的变化基本符合指数增长规律，因此以式（2）所示的指数函数对电阻变化曲线进行拟合：

R（t）=Aemt+B

式中A，m，B为拟合参数。利用MATLAB的拟合工具箱对4条电阻变化曲线进行拟合，其拟合置信度均超过95%。

RLJ-150（t）=1.533e0.044t+19.38

RLJ-180（t）=0.662e0.055t+16.26

RLGjj-185（t）=2.445e0.011t+14.50

RLGjQ-300（t）=2.089e0.030t+8.7789

3线路高阻接地故障的数学模型

在配网中，高达80%的故障类型是单相接地故障。高阻接地故障最明显的特征是故障电流很小，其值可能只有系统正常运行时负荷电流的10%，甚至更低。国外研究实验数据表明，不同类型的高阻接地故障电流的典型值介于0～75A之间，具体数值如表2所示。

由于配电网高阻接地故障发生地点有很强的不确定性，并且其接地电阻阻值对于不同的接地介质变化也相对较大，因此建立一个确切的等值电阻模型有较大的困难。考虑到高阻接地故障的电阻值较大，其短路电流通常较为稳定，故可将故障点等效为一阻值恒定的电阻。PHIF=U·IHIF（4）式中PHIF为高阻接地损耗功率，IHIF为故障电流值，U为额定电压。

4老化与故障对线损影响算例分析

4.1线路设计对线损的影响

电力在运输过程中因为线路的设计问题导致线路的线损不断的增加，迂回线路的线损问题比较严重，这种布局方式将10kV配电线路的供电范围扩大，电力的输送距离增加，所以造成很大的线损。另外在线路设计中，电源点布置过少，线路中导线截面的大小，这些情况都将提高线路的线损。10kV配电线路没有规范化的运行也是线损问题的所在，在运行过程中，线路长时间的空载、轻载、过载，在这些状态下，线路消耗了一定的电力;或者线路长时间运行，没有得到妥善的维护，线路老化严重，出现电流的泄露，线损也在逐步的增加。线路中的线损还有一部分是来自居民的家用电器，如今家用电器种类很多，平常生活中，各种家用电器普遍应用，致使线路的电负荷增大，增加了配电线路的负担，线损也随着增长。

4.2高阻接地故障对线损的影响

由于高阻接地故障通常出现于规模较大的配网当中，10kV供电线路线损管理水平在当前的整体水平较低，无法与电力工程的整体水平进行同步。因此，只有将供电线路线损管理的整体水平进行提高，才可以有效保障电力工程的整体质量，从而促进电力工程能够长远发展。整体水平较低主要体现在没有对供电线路线损的整体进行详细规划，这样的问题对电力工程的整体质量造成了影响，因没有技术管理意识作为支撑，使电力工程无法进行跟踪指导与科学掌控。

结束语

本文一方面根据实测的配网线路老化数据建立了配电网线路的老化模型，另一方面以实验统计数据为基础建立了高阻接地故障的损耗模型，并通过算例分析了老化与高阻接地故障分别对配电网线损的影响。

参考文献

[1]刘雷.10kV供电系统的继电保护与配网可靠性研究[J]科学技术创新，2019（30）：143-144

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