35 kV线路缩小故障查线范围的有效方法

高 龙,王 锐,赵琳琳,强 毅

(1.国网河北省电力公司保定供电分公司，河北 保定 071000；2.国网河北省电力公司石家庄供电分公司，石家庄 050000)



35 kV线路缩小故障查线范围的有效方法

高 龙1,王 锐1,赵琳琳1,强 毅2

(1.国网河北省电力公司保定供电分公司，河北 保定 071000；2.国网河北省电力公司石家庄供电分公司，石家庄 050000)

35 kV线路由于考虑经济运行的要求，往往不配备故障测距装置，同时也无距离保护作为辅助测距，山区长线路如何做到故障点快速定位是一个难题。从保护定值整定和短路电流计算的角度考虑，提出了缩小35 kV故障查线范围的有效方法，对实际工作有一定的借鉴意义。

35 kV线路；故障查线；测距；故障点

35 kV线路属于电网末端，在人口密度稀疏的山区地区，供电线路往往比较长，并且穿山越岭，线路走廊环境恶劣，非常不利于故障查线。35 kV线路一般不配置故障测距装置，而且普遍采用过流保护作为主保护，无距离保护作为辅助测距，故障定位是一个难题。山区多风雨天气，供电线路运行环境差，故障跳闸率高，更为故障查线增加了压力。以下是35 kV线路在不具备故障测距装置，不配备距离保护的情况下，缩小故障查线范围的有效方法。

1 Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ段法

对于35 kV串供线路，过流I段设定为保护线路全长的60%～80%，过流II段保护线路全长，并延伸至下一段线路，过流III段为了保证故障跳闸灵敏度，保护线路全长，并较长延伸至下一条线路，作为下一条线路的后备保护[1]。

根据这一原理，我们可以根据故障跳闸时的监控信息，粗略的判断故障点的位置。

1.1 过流I段动作

对于35 kV串供线路，过流I段定值的整定原则为最大运行方式下，线路末端三相短路，并考虑1.3～1.5的灵敏系数的要求[2]。若灵敏系数定为1.3，则当故障电流等于I段整定电流时，故障点刚好在线路全长的77%处。以上结论的得出，需有3个前提条件，最大运行方式，故障类型为三相短路，整定灵敏系数设为1.3。

35 kV电网在一般正常情况下，都运行在最大运行方式，现在只考虑电网在一般正常状态下的故障测距，对于设备检修等小运行方式下的故障，由于电流保护受运行方式影响较大的局限性，该方法已不在适用。因此，第一个前提条件满足。

35 kV电网一般为小接地电流系统，单相接地不跳闸，因此，35 kV线路故障跳闸应为相间短路或三相短路。根据电网运行故障跳闸分析，35 kV线路相间短路的故障概率明显多于三相短路，根据短路电流计算，相间短路短路电流是三相短路短路电流的0.866倍，因此，三相短路下，故障点在77% 处，而在相间短路下，故障点在66%处，接近线路中点。

灵敏系数设为1.3时，故障点在77%处，而灵敏系数设为1.5时，故障点在67%处。

综上，35 kV线路在常态化(最大运行方式)，过流I段动作时，故障点位置如表1所示。

表1 过流I段动作时故障点位置

灵敏系数1.31.5两相短路小于66%小于58%故障概率大三相短路小于77%小于67%故障概率小

因此，对于串供线路，过流I段动作时，故障点在66%以内的可能性最大，此结论可作为故障查线的一个参考依据。

1.2 过流II段动作

过流II段保护能有效保护线路全长，在I段未动，II段动作时，虽然II段已延伸至下一条线路，但考虑到目前保护可靠性较高，极少出现越级跳闸的情况，所以认为是在线路末端发生故障。表2是35 kV线路常态化(最大运行方式)运行，过流II段动作时，故障点位置。

表2 过流II段动作时故障点位置

灵敏系数1.31.5两相短路大于66%大于58%故障概率大三相短路大于77%大于67%故障概率小

因此，对于串供线路，过流II段动作时，故障点在线路全长58%之外，也就是在后半段线路。

1.3 过流III段动作

一般情况下，由于II段已经能够保护线路全长，若III段动作，II段未动，排除过负荷引起III段误动的可能性后，故障点极有可能是在下一段线路。以上分析都是建立在串供线路基础上的，若35 kV线路非串供方式，例如末端只接有35 kV变电站而无其它线路，由于此种方式过流I断整定已覆盖线路全长，因此，通过I/II/III段法已无法区分故障点位置，只能参考其它方法。

2 短路电流法

若不考虑短路时异物体电阻、接触电阻、电弧电阻的影响，在故障类型一定的情况下，线路上各点故障时的短路电流应该是恒定的。根据这一原理，事先计算出线路上每点在相间或三相短路时的电流，在真正发生故障跳闸时，从保护装置中读取故障电流与故障类型，然后与事先计算出各点故障时的电流进行比对，就可以大致判断故障点的位置。

下面以35 kV甘大线故障为例，线路连接示意见图1，简要说明短路电流法判断故障点位置的方法。

图1 35 kV甘大线线路连接示意

如图1所示，35 kV甘大线有一T接点，T接至河口站，正常方式下河口站对应开关分闸，甘大线只给大悲站供电。各线路段长度见表3，A点为甘大线首端，B点为甘大线末端，C点为至河口站T接线末端。

表3 35 kV甘大线各线路段长度 km

线路段A-TT-BT-C长度2.520.9762.12

A、B、C、T点短路时，甘城站314线路保护感受到的短路电流如表4所示。

表4 A、B、C、T点短路时短路电流 A

故障点大运行方式三相短路两相短路小运行方式三相短路两相短路A7146618937843277T5176448331732748B1445125212501082C4133357927662396

在忽略短路时附加电阻(异物体电阻、接触电阻、电弧电阻)影响的前提下，短路电流与线路首端至短路点的短路阻抗应成线性关系，因此，根据短路时的电流，可以推算出故障点至线路首端的距离。

设某条线路总阻抗为ZL，线路首端短路电流为I0，末端短路电流为IL，系统阻抗为ZS，如图2所示。

图2 线路阻抗示意

IL×(ZS+ZL)=IK×(ZS+ZK)

(1)

ZS×I0=IL×(ZS+ZL)

(2)

ZK=[IL×ZL×(I0-IK)]/[IK×(I0-IL)]

(3)

由以上公式得出：根据线路首末端短路电流和线路长度，在已知线路上某点短路电流的情况下，可求出该点至线路首端的距离。

返回到甘大线的例子中，若系统目前运行在大运行方式，从保护装置上查看动作时短路电流为Ik，且为两相短路时，则：

a.当4 483

S=[4 483×2.5×(6 189-IK)]/[IK×(6 189-4 483)]

b.当3 579

S=[3 579×2.12×(4 483-IK)]/[IK×(4 483-3 579)]

c.当1 252

S=[1 252×20.976×(3 579-IK)]/[IK×(3 579-1 252)]

d. 当IK<1 252时，故障点应在大悲站或其下级电网中。

3 结束语

以上2种方法均是在35 kV线路不具备故障测距装置，不配备距离保护的情况下，粗略得到故障点位置的方法，在实际应用中可能由于短路故障的复杂性而得不到准确的结果，但在小接地电流系统长线路故障查线中仍有一定的参考意义。

[1] 张保会，尹项根电力系统继电保护[M].北京：中国电力出版社，2005.

[2] 国家电力调度通信中心.电力系统继电保护规定汇编[M].北京：中国电力出版社，2000.

本文责任编辑：丁 力

Effective Methods to Reduceing Range of 35 kV Line Fault Location

Gao Long1,Wang Rui1,Zhao Linlin1,Qiang Yi2

(1.State Grid Hebei Electric Power Corporation Baoding Power Supply Branch,Baoding 071000,China;2.State Grid Hebei Electric Power Corporation Shijiazhuang Power Supply Branch,Shijiazhuang 050000,China)

Due to the consideration of economic operation,35 kV line is not equipped with fault location device, and it has no distance protection as auxiliary location.Locating fault rapidly of long line on mountains is a big problem. This paper presents effective methods to reduce the 35 kV fault location range from the point of view of protection setting and short-circuit current calculation. It can be used for reference in practical works.

35 kV line;fault location;distance measurement;fault point

2017-03-30

高 龙(1988-)，男,助理工程师，主要从事电力系统保护及自动化专业管理工作。

TM755

B

1001-9898(2017)03-0048- 02