杨向群
国网山西省新绛县供电公司，山西 运城043100
摘要：当配电网的规模较小时，宜采用中性点经高阻接地方式运行，这样能够降低电弧重燃的几率，抑制间歇性弧光接地过电压，消除各种谐振过电压的发生。另外安装结构简单且价格低廉，经济性较高，因此广泛应用于农村、城镇专用变电站等。本文对10KV线路老化与高阻接地故障对线损影响进行分析，以供参考。
关键词：10KV线路老化；高阻接地；线损影响
引言
但在中性点经高阻接系统中，稳态零序电流法的准确率受以下因素影响:①当非金属性接地时，接地电阻很大，造成故障电流幅值太小;②故障点距母线较近时，故障线路段所占的对地电容占该线路总对地电容的比例太小;③当故障发生在相电压相位角接近最小时，故障线路的稳态零序电流更小。
1现状
随着中国经济与综合国力的逐渐增强，电力系统从普遍缺电逐渐变化到电力供给较为充足的局面，在这样的背景下，提高输配电系统的效率，减少各类损耗是节能减排的重要任务之一。配电网由于其线路长度长、结构复杂、分布面积广，并且各配网运行情况差异较大，其损耗占据了整个电力系统的主要部分，因此研究配网损耗来源以及提出各类降损措施十分重要。由于传统理论线损计算原理简单、计算容易，在国内配电网线损方面得到了广泛的应用，传统线损计算方法主要有平均电流法、均方根电流法、最大负荷损耗小时法、损耗因数法等，但考虑到的各类影响因素相对有限，并未对老化与高阻接地故障对配网线损的影响进行深入研究。一方面，从已有研究结果表明，架空输电线路老化对线路阻抗有着较为明显的影响；另一方面，高阻接地故障不同于金属性接地故障，其故障电流相对较小，不易被识别，其持续地对地放电会产生量级可观的损耗。因此，研究配电网的老化与高阻接地故障对网络损耗的研究十分重要。
2零序电压小波包能量比的配网单相高阻接地故障
2.1分析
准确、快速地识别配网故障是提高配电网运行可靠性、保证用户电能质量的重要环节。然而配电网单相高阻接地故障的故障特征不明显，无法达到传统保护方案的要求，增加了故障辨识难度。若故障长期存在，会导致故障的扩大，影响电网安全。为了准确识别出配电网的高阻故障状态，结合零序等值网络分析了配网高阻故障产生高频分量的原因以及正常状态对高频分量的影响，提出了一种基于零序电压小波包能量比的配电网单相高阻接地故障辨识方法。该方法利用小波包频段分解对零序电压进行能量特征提取，提取出低频段(0～125Hz)能量与高频段(125～1000Hz)能量的比值作为高阻故障的识别特征量，该特征量表征了零序电压信号高频分量的丰富性。为了验证特征量的有效性，将该特征量及其他特征量分别作为输入，对比BP神经网络计算高阻故障及正常状态的辨识准确率。为了验证特征量的适用性，对中性点接地方式、拓扑结构及故障条件变化等因素进行分析及仿真验证。
2.2高阻故障的识别特征提取
中性点经消弧线圈接地小电流接地系统中，中性点经消弧线圈接地方式也被普遍使用。由于消弧线圈的补偿作用，故障电流会有所减少，单相接地故障的稳态特征更不明显。相比较中性点不接地，经消弧线圈接地系统发生单相金属性接地故障时的零序等值回路多了一条并联线圈支路，此时，暂态故障电流由暂态电感电流及暂态电容电流两部分组成。两者都包含暂态衰减和稳态分量，暂态初始阶段，电容回路的τC较小，iC衰减较快，振荡频率主要由暂态分量决定，频率较高;电感回路τL较大，iL衰减较慢，频率较低。
2.3识别特征量提取
根据上述分析，需要对单相高阻接地故障的零序电压进行暂态分析，提取高次谐波的相关特征。使用小波包分解方法对零序电压进行频域分析，提取暂态特征。对某系统发生3000Ω单相高阻接地故障的零序电压进行小波包分析，并对第4层中的节点进行能量提取。绘出低频段(0～125Hz)与高频段(125～1000Hz)的能量占比图。系统的采样频率采用工程中可以达到的2kHz。
3线路老化的数学模型
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，LGJ185，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。为更直观显示，将表1电阻变化数据绘制于图1中。从图1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，电阻率增加速度进一步加快。
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4老化与故障对线损影响
老化对线损的影响，以某地小型10kV配电系统为例，其电网结构包含10台配电变压器，12段线路，所连变压器的总容量为490kVA，线路平均功率因数为0.75。首先，将式（3）中100km电阻拟合公式转化为电阻率变化公式，对应各段线路的长度，可以得到每条线路在不同年限的电阻。
5基于零序电流和混沌检测原理的中性点经高阻接地系统故障选线
此选线方法的基本判据是:首先分别测得故障发生后各条线路的稳态零序电流量，由于发生故障的线路与正常线路的线路零序电流幅值和相位特征相差很大，不必计算其幅值和相位的具体值，而是将各条线路的稳态零序电流量加入到Duffing振子系统中，只需观察各线路的相轨迹状态是否一致，即可选出故障线路。接地电阻、故障发生位置及故障相角的大小等因素导致的线路稳态零序电流幅值变小问题将不会对选线结果产生干扰。选线判据为:①若某条线路的稳态零序电流量输入系统后，造成相轨迹状态与其他线路的相轨迹状态不同，则此线路为故障线路;②若各条线路的稳态零序电流量输入系统后，各线路的相轨迹状态都相同，则判定为母线故障。
6直流线路故障判断与保护策略
由于直流电网的低阻尼性，直流线路发生故障会对换流器和电力电子设备造成较大的冲击，因此快速准确、可靠无误是直流线路故障定位和保护的基本要求［26］。直流侧故障可以分为单极接地故障和双极短路故障。由于双极短路故障发生后短路电流上升速度和幅值均较大，不论半桥还是全桥MMC换流站均需立刻闭锁来保护电力电子器件。而单极接地故障对换流站的影响较小，在能够快速定位故障点和切除故障的条件下，无须闭锁换流站，保证供电的持续性。为此提出了一套完整的直流线路故障判断与保护策略，以一条直流母线的差动保护装置DP为例进行阐述，其余差动保护装置在图中并未画出。分析直流侧稳态情形、单极接地故障以及双极短路故障的电压电流特性，基于电压不平衡和纵联电流差动保护原理，Up和Un分别为直流线路正负极对地电压；Uset为电压不平衡的动作整定值；KBL1和KBL2为保护装置的比率制动系数；Kset1和Kset2为动作整定值。
结束语
高阻接地故障带来的损耗是持续不断的，对于规模较小的配网而言，发生高阻接地故障后其线损率将大幅增加，以至于超过线损标准。
参考文献
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