10kV配电网单相接地故障检测分析

【摘 要】本文着重对10kV 配电网现有单相接地检测方法进行了分析。

【关键词】10kV 配电网；施工技术；措施

10kV配电网的分布量多、面广，中性点接地方式的选择对电网供电可靠性及安全运行至关重要。10kV城市配电网是整个电网中规模最大、涉及面积最广的部分，10kV配电网已成为电力系统供电能力、电能质量及供电可靠性等重要指标的最终体现。随着配电网建设的逐步升级和加强，其结构日趋成熟，但也愈加庞大复杂，电网不可避免地会受到故障的影响，而导致停电，影响社会生活生产，甚至可导致危害国家安全的重大事故。据统计，电力系统中有80% 的故障来源于配电网，可见对配电网故障分析研究是十分有意义的。

1.现有单相接地检测方法

目前，电力系统中投运的接地检测方法，主要有群体比幅比相法、五次谐波法、有功法、小波法等。

1.1群体比幅比相法

群体比幅比相法，是最早被提出的选线方法，它的基本原理：是在中性点接地系统中，故障线路零序电流的大小，等于所有非故障线路的零序电流之和，方向与非故障线路的零序电流方向相反，依据这个特点，可检测故障线路。群体比幅比相法是目前应用最为广泛的一种方法，在不接地系统中，这种方法应用效果较好，但是在消弧线圈接地系统中，由于消弧线圈的补偿作用，选线则会失效。

1.2五次谐波法

电力系统由于变压器、线路设备的非线性影响，线路电流中存在着谐波量，其中五次谐波含量最大，发生单相接地故障时，谐波分量还会有一定程度的增加。对于中性点经消弧线圈接地的系统，消弧线圈对五次谐波所呈现的感抗是基波的5倍，而线路分布电容对五次谐波所呈现的容抗，却是基波的1/5，此消弧线圈基本上不能补偿五次谐波的电容电流。所以在消弧线圈接地系中，对于五次谐波分量，依然可以近似地看成故障线路的电流大小等于所有非障线路的电流之和，方向与非故障线路的电流方向相反。五次谐波法解决了中性点经消弧线圈系统的故障选线问题，它的一个不足是故障电流中五次谐波含量仅占基波的10%左右，在经过渡电阻接地的情况下，数值就会更小，易造成误判。

1.3有功法

有功法的原理是由于线路、消弧线圈都存在对地电导，所以故障电流中有有功分量，且故障线路的有功分量，比非故障线路大，而方向相反，据此检测故障线路。有功法的缺点，是故障电流中有功分量也很小，易受零序电流过滤器中不平衡电流等因素的影响。

1.4小波法

小波方法是上世纪90年代后期发展起来的一种新的选线方法。小波方法的理依据是：由于电网中绝缘被击穿而引起的接地故障，经常发生在相电压接近最大值的瞬间。因此，可以将故障后的暂态容性电流，看成是以下两个电流之和，其一是由于故障相电压突然降低而引起的放电电容电流，它通过母线及其他故障线路流向故障点，放电电流衰减很快，其振荡频率主要取决于线路参数、故障点的位置以及过渡电容的大小，通常高达数千Hz，其二是由于非故障电压突然升高，而引起的充电电容电流，它要通过电源或变压器形成回路，由于整个回路的电感比较大，因此充电电流衰减得较慢，振荡频率也比较低。由此可见，由于线路分布电容的充放电，在各条线路中引起高频振荡，振荡频率与线路的RLC 参数密切相关，而与系统的消弧线圈补偿关系不大。故障线路中暂态电流的大小和频率，主要取决于本线路的参数，故障线路中暂态电流则是其他各线路电流之和；在变化方向上，非故障线路暂态电流与故障线路暂态电流的变化相反。依据这两点，就可以作为故障线路判断的标准。暂态电流的大小，取决于接地瞬间故障相电压的瞬时值，其衰减主要由接地电阻决定。

小波法的缺点是暂态过程持续时间较短，而且无法重现，在一般情况下，一周波之后就衰减到很小的值，因此必须能够

捕获暂态信息并做出正确判断。

2.中性点不接地系统单相接地故障检测法

当发生单相接地时，有以下特点：

（1）电压保持对称。

（2）各相对地电压发生变化，电压最高相的下一相为接地相。

（3）非接地线路首端的零序电流，其数值等于该线路的对地电容电流，电容性的无功功率方向由母线指向线路。

（4）接地线路首端零序电流，等于所有非接地相线路零序电流之和，电容性无功功率的方向由线路指向母线。所以，只需根据基波零序电压、电流夹角，就能确定故障是发生在电源侧还是线路侧。

当故障发生在F1处时，故障在负荷开关S1后面，故障检测装置检测到零序电流是流向电源侧，故障F1发生在S2的前面，故障检测装置检测到的零序电流是流向线路侧的。所以，故障段的两端的装置所检测到的零序电流的方向是不一样的，由此可以确定故障段。

3.结束语

配电网直接关系到工农业生产和人民的生活用电，因此，必须对配电网络的故障认真分析及仔细研究，下大力气进行整改和加强管理，才能保证电网安全，创造较高的经济效益。

【参考文献】

[1]Q/CSG10012-2005，中国南方电网城市配电网技术导则[S].

[2]朱晓琛，杨成钢.配电网故障及其控制措施研究[J].长沙电力学院学报，2004，19（2）：34-35.