配电线路断线故障的检测及定位

【摘要】：本文针对滨河供电公司农网故障较多的情况，重点对其配电线路出现断路故障的原因进行了分析，并阐述了一系列渐进的故障检测及定位方法，希望给行业相关人士一定的参考和借鉴。

【关键词】：配电线路；断线；检测；定位

【分类号】TM755

0.引言

近年来，随着工业园区、现代科技产业园和农村木材加工业的纷纷上马，农村用电量占全区用电总量的比例逐步扩大。当前太原滨河供电公司农村电网自动化系统尚未健全，据统计，今年迎峰度夏期间因雷雨天气共造成17条10千伏供电线路跳闸断电，6条10千伏供电线路接地超过2小时。农村电网系统在运行中最大的故障，还是设备故障与线路故障，而且是集中体现在大风雨过后，这就影响了农村供电线路的安全稳定运行和用户的正常用电。因此，现阶段有必要在电网结构上增设配电线路断线故障检测与定位系统，并建立农村电网自动化。实施网络管理，拟定优化方案，提高供电可靠性。

1.配电线路出现断线故障的原因

目前滨河供电公司农网故障较多，但主要故障是短路、断线、接地三大故障。短路故障很少发生，95%以上事故即大量故障是断线和接地。其具体原因主要有以下几点：

（1）因电气的作用而导致断线。比如在各类短路的故障之后致使导线被烧断，从而导致绝缘的导线因电场不均匀而造成断线。

（2）因机械外力的作用而导致断线。比如车辆的行驶和穿梭、导线被盗以及因低温影响了导线的荷载力而导致线路的断线。

（3）配电线路过于陈旧、断裂的瓷横担极易对配电线路造成断线故障。

（4）雷雨、大风等恶劣天气造成断线。当导线遭受到雷电攻击时，往往会利用横担以及绝缘子处的位置来进行闪烁放电，造成导线被电弧烧伤。

（5）因施工工期及质量问题、后期的管理与运行问题以及使用过程中导线磨损问题等一系列缺陷及隐患造成配电线路断线故障。

2.配电线路单相断线的故障检测与定位

2.1配电线路单相断线的故障检测

（1）单相断线故障点两侧电压的变化情况

第一，电源侧的故障。当电源侧发生故障时，其相电压升高，其最高电压甚至高于正常电压的1.5倍，而非故障相电压则降低并且与之相等，最低电压可以达到正常电压的1/2倍，电压的高低跟断线故障点的位置有着密切联系。

第二，电源侧的零序电压将会增大，最大电压可以高达发生故障之前的1/2倍，电压的高低跟断线故障点的位置则有着密切的联系。

第三，电源侧的电压是对称的，对非故障线路负荷供电不会造成影响。

第四，负荷侧的故障。其相电压最高能够达到正常相电压的1/2倍，最低则能够降到0，非故障的相电压则相对降低并且与之相等，最低电压则能够降到正常的1/2倍，电压的高低跟断线故障点的位置密切相关。

第五，负荷侧的零序电压会增大，最大电压可以达到发生故障之前的1/2倍，电压的高低跟断线故障点的位置是密切相关。以10kV配电线路为例，其负序电流分布示意图如下：

六，负荷侧的电压不再对称，这对线路的供电负荷的正常运作将会造成直接的影响。

（2）单相断线以及接地等复杂故障的检测

当配电线路出现单相断线故障之后，故障线路负序电流等的变化还是比较明显，一般情况下，其数值要比非故障的线路的负序电流要大出许多，且负序电流的方向与系统负序电流的方向正好相反，但是非故障线路的负序电流却跟系统侧负序电流方向一致。总而言之，当发生单相断线故障时，其前后负序电流会有较大的变化，这样就很容易将正常线路与故障线路区分开

来，从而实现对断线故障的检测。

2.2配电线路单相断线的故障定位

当配电线路出现断线故障之后，其故障点两侧的相电压会出现明显的变化，同时两侧零序电压，其前后变化有着较大差别，因此根据这个情况就可以把线路相应的分成几个区段，分别在每个线路的节点处安装电压监视器，或者带开口的三角形TV，一旦出现故障，即可采集每个线路节点处的相电压和零序电压，并上传到变电站。如果有两相邻节点的相电压或零序电压相继出现不同的变化时，在这两线路节点处的区段就是发生故障的区域，根据这个变化规律，我们可以对线路断线故障进行快速定位，做到及时发现问题并处理问题。

3.配电线路多相断线的故障检测与定位

3.1配电线路多相断线的故障检测

（1）多相断线故障点两侧电压的变化情况

第一，电源侧的故障点。其相电压保持相等并有升高趋势，电压最高可以升到发生故障之前的正常水平，而两非故障的相电压则持续降低，最低电压可以降到0。

第二，电源侧的电压对称，对非故障的线路的负荷供电不会造成影响。

第三，电源侧的零序电压持续增大，最大电压能够与正常运行时的相电压相等。

第四，负荷侧的三相电压保持相等并有降低趋势，最低电压能够降到0。

第五，负荷侧电压出现不对称情况，会给故障线路负荷供电带来一定的影响。

第六，负荷侧零序电压会持续增大，最大时，其电压可以与正常运行时的相电压持平，同时还与负荷侧相电压值保持相等。

（2）多相断线故障的检测

当配电线路发生多相断线故障时，其电流出现变化的情况应该是相同的，一旦发生断线故障后，其负序电流则会归零，因此无法将其作为判断多相断线故障的根据。然而在配电线路发生断线故障的前后，其正序电流出现的变化也非常大，因此我们可以对正序电流的变化情况来加以利用，迅速判断出多相断线的故障点。

3.2配电线路多相断线的故障定位

（1）两相断线的故障定位

第一，电源侧的零序电压会持续增大，电压最大值可以与发生故障前的相电压持平，而其他的相电压则会相应降低，最少低至0。此外，负荷侧的三相电压则持平，最小可降低到0。

第二，电源侧的零序电压会持续增大，电压最大可以与正常运行时的相电压持平。同时负荷侧的零序电压也会持续增大，最大可以与发生故障前的相电压相等，然而电源侧的零序电压与负荷侧的零序电压是不相等的。电源侧和负荷侧TV开口的三角电压都要小于100V。当配电线路末端发生断线时，电源侧TV开口的三角电压相近于0，负荷侧TV开口的三角电压则近于100V。当配电线路开端发生断线时，电源侧TV开口的三角电压与100V相近，负荷侧TV开口的三角电压则近于0。

（2）三相断线的故障定位

第一，电源侧的各个相电压均不发生变化，同时与正常运行时的相电压持平，负荷侧的各个相电压都降到0。

第二，电源侧与负荷侧的零序电压都为0。据此可以检测到故障点两侧的相电压值或者是TV开口的三角电压，并对故障区进行定位。

4.结语

结合滨河供电公司所管辖的配电网实际，充分利用现有网架、设备资源，以“提高供电可靠性、改善供电质量、提升配网管理水平”为目标，深入分析断线故障，并及时提出相应的解决策略，以保证在发生线路断线故障之后能够迅速、及时、精准的检测出来，从而排除断线故障，进而为整个电力系统的可靠性、安全性以及稳定性提供强有力的技术支撑。

【参考文献】

[1]李文智，王海江.配电线路故障快速定位系统[J].农村电气化.2010（09）：37-38

[2]王庆华.配电线路断线故障的分析[J].广西水利水电.2011（06）：78-79

作者简介：

郭伟，本科，工业工程专业，工程师，工作单位：国网太原供电公司