10 kV配电线路断线故障电压异常分析

亓富军，苏超，石庆喜，赵福强，唐夫乐

（国网山东省电力公司临沂供电公司，山东临沂276003）

10 kV配电线路断线故障电压异常分析

亓富军，苏超，石庆喜，赵福强，唐夫乐

（国网山东省电力公司临沂供电公司，山东临沂276003）

针对一起配电线路断线故障，分析10 kV配电线路发生断线时的电压变化情况。通过分析不同情况下配电线路断线故障对电压的影响，得出该类故障发生时母线电压变化范围及规律。以某线路实际故障为例，确定断线部位，及时隔离故障，提高配网供电可靠性。

配电线路；电压异常；接地；断线

0 引言

在小电流接地配网中，发生单相接地现象较为普遍，也比较容易判别［1］。配电线路断线现象也时有发生，但是调度员有时会将发生断线故障和接地故障产生的电压变化混淆，不能及时判断故障类型，从而延误事故处理，因此如何根据母线电压变化快速准确判定故障类型尤为重要［2-3］。结合实例理论分析了线路发生断线后，母线电压变化的原因及规律。

1 事故过程

1.1 事故前母线电压

事故前母线电压情况如图1所示，十里堡站1号主变带10 kVⅠ母线负荷，2号主变带10 kVⅡ母线负荷，十里堡1号、2号主变分列运行，根据图1可以看出该站三相电压正常，基本处于三相对称状态。

图1 事故前母线电压情况

1.2 断线后电压情况

2015-01-13T11∶20十里堡站10 kVⅡ母线电压异常，断线后母线电压情况如图2所示，A相电压为6.82 kV，增加到原来的1.143倍；B相电压为5.64 kV，下降到断线前的0.951倍；C相电压为5.61 kV，下降到断线前的0.945倍；未发接地报警信号。通过以上信息监控人员判断为三相电压不平衡，小电流接地系统并未发出接地信号，通知变电运维人员现场检查设备开关、接地变、电压互感器等站内设备有无异常，配网调度员通知线路人员带电巡线，查看架空线路、用户设备有无接地，并告知配网抢修

人员电压异常情况，以便给客户做好解释。

图2 断线后母线电压情况

1.3 断线故障点

2015-01-13T15∶02十里堡站10 kVⅡ母线电压异常为10 kV 32城南三回线清河北路支线10号杆FD-2010开关上口A相弓子线烧坏所致，申请断开10 kV 32城南三回线清河北路支线10号杆FD-2010开关，负荷退出后带电处理弓子线烧坏缺陷。巡线3 h后发现断线故障，并处理故障，使母线电压恢复正常。2015-01-13T15∶29十里堡站10 kV 32城南三回线清河北路支线10号杆FD-2010开关上口A相弓子线烧坏缺陷处理工作结束，申请闭合十里堡站10 kV 32城南三回线清河北路支线1 0号杆FD-2010开关。2015-01-13T15∶29遥控合上十里堡站10 kV 32城南三回线清河北路支线10号杆FD-2010开关，送电正常。

此次事故处理过程中，监控员和调度员对断线事件引起的电压异常规律未正确掌握，不能区分事故类型，导致查找故障时间较长。

2 断线事故电压异常分析

正常运行时，系统三相电源及负荷处于对称状态，三相对地导纳相等，即YA=YB=Yc，中性点电压为零，无偏移电压，当系统A相发生断线时，三相对地导纳不再相等，即YA≠YB=YC，三相负载对称性遭到破坏，中性点电压不再为零，在电源侧中性点产生一个偏移电压，破坏了系统三相的对称性［4］。十里堡站10 kV系统及其他配电线路电路对称时，只考虑10 kV城南三回线对系统的影响。系统等值电路如图3所示。三相对称，即

式中：C1为A相（故障相）电源侧对地电容；C2为A相负荷侧对地电容；Cb为B相对地电容；Cc为C相对地电容。

图3 系统等值电路

2.1 不同地点断线的电压分析

十里堡站10 kV 32城南三回线A相断线开路。电源中性点对地电位

1）若在10 kV城南三回线首端开路，则C1≈0，YA≈0，电源中性点对地电位为

A相对地电位（即M点对地电位）为

C相对地电位为

B相对地电位为

向量图如图4所示。10 kV城南三回线A相断线未接地时，由于N侧A相对地电容通过N侧主变形成电容电流，使M侧中性点电压偏移，形成偏移电压UMO′。由于电源三相电路对称，而且A相断线后，考虑到电压源B、C相的负荷是对称的，N点的电位与O′点电位相同。B、C两相对地电位等于Eb、Ec与偏移电压UMO′向量之和，A相（即N点）对地电位等

于负荷侧中性点对电源侧中性点电位加上中性点对地电位［5］。

2）若在10 kV城南三回线末端开路，C2=0，C1= Cb=CC=C，YA=YB=YC，则

（电源中性点电位与大地电位相同）

A相对地电位为UAO′＝UMO′＝UA；B相对地电位为UBO′＝UB；C相对地电位为UCO′＝UC，相量图如图5所示。

图4 线路首端开路向量

图5 线路末端开路向量

2.2 断线开路时负荷侧电压分析

若不考虑线路压降，B相对地电位等于线路首端B相对地电位；C相对地电位等于线路首端C相对地电位；A相（N点对地电位）对地电位等于负荷侧中性点对电源中性点电位（UO1O）加电源中性点对地电位（UOO′）。相量图如图7所示。

图6 线路中间开路向量

图7 断线开路时电压分析向量

A相开路ZA=∞，YA＝0，则

2.3 断线加接地时电压分析

若不考虑线路阻抗压降，N侧A相接地。负荷侧中性点电位O1与大地电位相同，电源侧中性点O对大地间的电位为

相量图如图8所示。若系统断线且在负荷侧接地时，由于负荷侧接地，因此负荷侧变压器中性点O′与大地电位相同，对于电源侧，非故障相的对地电压与负荷侧情况完全一样；而对于故障相，其对地电压的情况取决于电源的感应电动势。

图8 线路断线接地电压分析向量

3 不同断线位置电压特征

不同断线位置电压特征如表1所示。

表1 不同情况下线路断线电压变化表

根据断线情况的不同，电源侧A相电压将升高为1～1.5倍相电压，B、C两相电压将下降为0.866～ 1倍相电压。电压的变化情况将随着断线点的不同而变化，距离电源点越近，电压波动越大，对于末端线路断线，三相电压变化幅度不大。

根据断线情况的不同，负荷侧A相电压将下降为0～0.5倍相电压，B、C两相电压将下降为0.866～ 1倍相电压。对于末端线路断线，A相电压接近于零。

由于10 kV城南三回线A相断线时，110 kV十里堡站侧10 kV A相电压为6.73～6.85 kV，B相为5.54～5.65 kV，C相为5.57～5.63 kV，而这与上述分析电压变化完全一致，因此可判定为10 kV城南三回线A相在线路中间偏后的地方发生断线。

4 结语

通过一起由断线故障引起的电压异常进行分析判断，进而对断线故障进行数学建模，详细阐述与分析了不同情况下断线引起的电压异常变化规律，得出电压变化的范围，初步判断线路断线位置，能够快速准确进行事故处理，对今后类似事件的处理提供借鉴。

［1］丁雪峰，郑先锋，郑梅.35 kV及以下电力电缆技术［M］.北京：化学工业出版社，2008.

［2］刘建，沈冰冰，赵江河，等.现代配电自动化系统［M］.北京：中国水利水电出版社，2013.

［3］马腾，丛伟.10 kV配电线路断线故障检测与定位研究［D］.济南：山东大学，2013.

［4］何金良，傅芳伟，陈水明，等.10 kV绝缘导线配电线路断线机理分析［J］.电力建设，2001，22（7）：6-9.

［5］罗俊华，邱毓昌，杨黎明.10 kV及以上电力电缆运行故障统计分析［J］.高电压技术，2003，29（6）：14-16.

Analysis on Voltage Abnormity of Breakage Fault for 10 kV Distribution Lines

QI Fujun，SU Chao，SHI Qingxi，ZHAO Fuqiang，TANG Fule
（State Grid Shandong Linyi Power Supply Company，Linyi 276003，China）

The change of voltage is analyzed when the 10 kV distribution line is broken according to one breakage fault of a distribution line.The change range and characteristics of busbar voltage are concluded for this kind of faults by analyzing the influence of the line breakage to the voltage.Taking an actual fault as an example，the position of line breakage is determined and the fault is isolated timely to improve the power supply reliability of the distribution network.

distribution lines；voltage abnormity；grounding；line breakage

TM726

B

1007－9904（2016）09－0039－04

2016-03-08

亓富军（1970），男，高级工程师，从事电网自动化、通信调度工作。