雷晶晶
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摘要：由于配电网直接接触用户，因此其出现故障后容易对人身财产安全造成威胁。我国的配电网大部分采用的是不接地与消弧线圈接地方式，统称为小电流接地方式。这种接地方式对于提高供电可靠性十分有效，在发生单相接地时，电网可以继续运行。但是，这种接地方式同时会导致故障的选线定位更加困难，对公共安全造成巨大威胁。本文探讨如何通过配网自动化来判断配电网接地故障。
关键字：配网自动化；单相接地故障
配电网分布区域广，运行环境复杂，线路故障多发，其中又以单相接地故障为主要故障类型。而目前配电网中性点接地方式多采用小电流接地方式，线路发生单相接地故障后具有稳态电流小、电弧不稳定以及故障特征不明显等特点，虽然仍可带电运行一段时间，但对线路的绝缘水平提出了极高要求，并可能因绝缘被击穿而引发更严重、范围更广的事故。
1.配电网接地故障问题分析
1.1瞬时性接地频发、自动化程度低
配电网分布区域广，运行环境复杂，配电线路绝大多数为架空线、以单辐射和单联络线路为主，供电半径一般在15km以上，分支多、主干分支不明显。线路故障多发，其中又以单相接地、瞬时性故障为主要故障类型。
1.2小电流接地故障依赖人工判定
传统方式下，当10kV线路采用消弧线圈接地方式时，一般采用人工选线、分段查找、逐级杆塔检查等传统选线定位方法进行故障排查，但无论是单相接地故障还是相间短路故障，均具有一定隐蔽性，给故障搜查带来极大难度。因而需通过故障就地自动定位和隔离，把故障区段缩减至最小范围内，以达到快速抢修的目的。
1.3设备定值设定复杂，技术门槛高
分支线路、用户线路需要经常性的根据新增、改造负荷进行调整，特别是对于10kV线路。传统的接地保护依据电流定值比较进行故障判定，经常因负荷侧线路长度不准确导致整定值错误，出现误动/拒动情形，终端的定值设定给运行操作人员带来了较大的技术门槛和运维工作量。
1.4单相接地FA流程规范化
目前10kV单相接地故障处理流程包括故障定位、故障隔离、故障抢修、负荷转供与恢复送电等环节，当前线路设备不具备接地故障自动切除或隔离功能，需人工进行排查和处理，应用新型单相接地就地型智能设备及快速复电机制后需配套编制对应的故障处理流程。
2.配电自动化实施目的
根据《10kV柱上配电自动化断路器成套设备现场安装施工规范》，“利用自动化装置或系统，监测配电线路的运行状况，实现配电线路的故障定位、故障隔离和恢复非故障区域供电”。
主要功能具体为以下三个方面：
（1）运行监视：通过对配网自动化开关遥测、遥信信息的实时监视，解决配网“盲调”的问题，实现配网运行可视化管理。
（2）馈线自动化：线路发生永久故障后，自动定位故障点，跳开故障点两侧的配网自动化开关，隔离故障区段，自动恢复非故障区段的供电。
（3）提高供电可靠性：通过缩短故障停电时间及缩小故障停电范围来减少停电对用户的影响，达到提高供电可靠性的目的。
3.配网自动化来判断配电网接地故障研究方案
本文研究新型就地式FA的单相接地故障处理技术，10kV线路智能馈线分界断路器成套设备、电压型分段负荷开关成套设备的故障处理功能，通过构建设备运行环境和模拟单相接地的方法。
4.研究成果
4.1解决单相接地故障的新型就地式FA建设方案
本方案适用于架空线路/电缆线路、架空电缆混合线路的单辐射、单联络、多分段多联络等网架，满足配电网不同中性点接地方式要求。根据线路所在区域属性、线路长度、负荷容量等情况进行方案优化配置。
4.2就地式FA典设备及技术应用
4.2.1智能分支分界断路器
（1）基本构成
智能分支分界断路器成套设备主要由断路器、馈线终端FTU及电压互感器PT组成。开关内置三相电流互感器和零序电流互感器CT。控制器采用超级电容作为后备电源，具有接地故障选线定位功能，分断相间短路电流、负荷电流和零序电流的功能。设备具有如下功能：成套设备具备、短路故障定位隔离功能。
（2）发生短路故障
设备检测到短路故障电流，判定后端发生短路故障，启动短路保护跳闸并上送故障及保护信息。
4.2.2智能分段电压型开关设备
（1）基本构成
智能分段电压型开关成套设备主要由开关本体、馈线终端FTU及电压互感器PT组成。开关采用电磁弹簧操作机构，开关内置A、C相电流互感器和零序电流互感器CT，内置电子式电压传感器EVT。设备具备接地故障和短路故障定位、隔离功能。
（2）功能特点
馈线智能分段开关根据应用场合不同，具备两种应用模式：一是应用于馈线主干分段时设置为选段模式；二是应用于联络点时设置为联络模式。
（3）发生接地故障
变电站接地告警，首台智能分支分界断路器接地保护跳闸，选出故障线路；
线路其它分段开关因线路失电而分闸；
选线开关重合，分段开关检测到来电依次延时合闸，故障点前端开关合闸后检测到零序电压，分闸并闭锁；后端开关检测到瞬时加压实现闭锁；
联络开关经延时或主站遥控进行合闸，恢复供电。
（4）发生短路故障
以电压时间为判据，与变电站出线断路器重合闸相配合，依靠设备自身的逻辑判断功能，自动隔离故障，恢复非故障区间的供电。
4.2.3智能用户分界断路器
智能用户分界断路器主要由断路器及控制器组成。开关内置三相电流互感器和零序电流互感器CT、高压电容取电装置。设备适用于10kV配网分支或用户末端线路，实现保护、测量、控制及通信功能，能起到将故障的分支线路或用户设备切除，避免停电波及主干线及其它分支线的作用。
设备具备如下功能：（1）支持短路故障检测，在线路无压、无流后分闸实现隔离短路故障；（2）小电流接地系统中发生单相接地故障时，能快速动作切除接地故障；（3）具备故障录波功能，记录故障时刻线路电流辅助故障分析；（4）具备自诊断、通信、微功耗、免维护等功能；（5）具备故障翻牌告警指示，方便故障巡线、故障排查。
4.4试点应用效果
通过试点线路的试验验证，设备均正确启动保护和完成故障隔离/切除，系统完成故障判定，FA正确动作，达到了预期效果。
10kV线路出线处、支线处安装的智能型选线断路器成套设备（FB）在所试验的消弧线圈接地方式下，参数自适应接地保护（接地选线）、重合闸功能均能正确动作，无误动、拒动情形发生，上送主站系统信息正确、完整并成功系统推图、定位故障区段。
10kV线路分段处安装电压型分段负荷开关成套设备（FS）在所试验的消弧线圈接地方式下，能够与智能型选线断路器成套设备配合，依靠逐级合闸完成接地故障区段的定位与隔离，并可靠闭锁，无误动、拒动情形发生，上送主站系统信息正确、完整并成功系统推图、定位故障区段。
10kV线路用户线路安装自供电智能真空配电开关成套设备（PS）在所试验的消弧线圈接地方式下，能够与智能型选线断路器成套设备级差配合，直接切除用户故障，无误动、拒动情形发生，上送主站系统信息正确、完整并成功系统推图、定位故障区段。
本次试验验证了消弧线圈接地系统下，设置金属性接地、模拟弧光（3mm、3.5mm球隙）接地、非金属接地（过渡电阻500欧姆、1000欧姆、2000欧姆）故障，依靠智能选线断路器、电压型分段负荷开关、自供电智能真空配电开关成功实现接地故障的正确选线、选段、切除，可推广应用到10kV小电流接地系统中解决单相接地故障处理的问题。
参考文献
[1]肖盈，杨家全．城市配网自动化现状[J].云南电力技术
[2]温志坤．配电自动化及管理系统与配网自动化终端的应用问题探讨[J].机电信息