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摘 要：本文针对线路发生单相断线故障，利用对称分量法与复合序网对电流量进行故障分析，得到故障后相电流与序电流变化特征，并与TA断线时电流变化特征进行比较。分析了10KV 配电的线路出现断路故障的原因以及10KV配电线路单相断线的故障检测与定位。
关键词：10kV；配电线路；单相断线；故障检测
配电网是直接面向用户的供电网络，是电力系统的重要组成部分，配网的发展速度与经济发展水平及人们的生活息息相关、密不可分。目前我国大部分城市采用的是10kV电压等级向用户供电。但长久以来，由于传统“重发、轻配、不管用”思想的影响导致我国配电网建设速度与国民经济增长速度不匹配，配电网供电可靠性与供电质量难以较好的满足经济快速发展的需求。
1 10kV配电线路单相断线故障分析
1.1单相断线后电流变化规律
1.1.1序电流变化特征
l0kV配电线路正常运行时，三相电压对称，此时线路产生的负序电流很小。
发生单相断线故障后，改变了系统网络结构，破坏了系统的对称性，将会直接影响对用户的直接供电。通过与正常运行时电流相比，发现单相断线后故障线路负序电流明显变大，而其它非故障线路负序电流变化很小。需要分析负序电流的分布从而寻找线路的故障特征。
在配电网中，负序阻抗由系统高压侧折算到系统低压侧的值很小，并且随着电网的扩大，系统的负序阻抗将会变小。l0kV配电网大多为福射结构，从实际元件的参数中可以看出，系统与负荷的负序阻抗均呈现感性，其中负荷的负序阻抗值较大，是系统的负序阻抗的近百倍；而线路本身的负序阻抗较负荷的负序阻抗要小得多。因此单相断线故障产生的负序电流绝大部分是由断线故障点沿故障线路流向电源，而非故障线路中流过的负序电流很小，其方向为由母线流向线路。
如果规定母线流向电源或线路的方向为正方向，单相断线故障后故障线路的负序电流与系统的负序电流方向相反，而非故障线路负序电流与系统的负序电流方向相同。
由上分析可知：线路发生单相断线故障后，故障线路的负序电流变化显著，数值上比非故障线路的负序电流大很多，方向上与系统及非故障线路的负序电流的方向相反。同时单相断线故障发生后故障线路出现较大的正序电流变化量，且其值总是大于或等于负序电流量，故障特征比较明显，能够与非故障线路明显区别。
1.2线路断线与TA断线
线路单相断线时电压、电流的变化特征，有助于为单相断线保护提供理论依据。但是在实际运行中，电流互感器TA可能会因为电流端子氧化、接触不良、导线绝缘去得不彻底、检修回路恢复接线错误等各种原因造成TA出现断线故障。
TA 二次回路断线出现情况较多，而故障发生后是很危险的。首先，会在二次侧产生很高的电压，危及人身安全和二次绝缘；再者，一次电流将全部变为励磁电流，铁芯将会过度饱和，其损耗将急剧上升，会产生大量的热量，导致烧毁TA，严重时甚至会造成大规模停电，影响供电可靠性。
因此会对线路中采用负序电流或零序电流为参考量的保护造成干扰，可能会引起误动。尽管TA断线时故障相电流也为0，也产生负序电流，但是TA断线与线路断线是有区别的，TA断线时的非故障相电流没有变化，相位差仍为120°，而线路断线时非故障相电流降低为原来的，方向相反，这一点使得TA断线与线路断线能够明显区分。
如果三相均安装TA，即TA可以测量A， B， C三相电流。此时若TA有一相断线，那么测量的电流有一相没有电流，而其它两相的电流没有突变。
如果只有两相安装TA，那么实际中将只能测量A， C两相电流，此时若TA有一相断线，那么在A或C相断线时，测量到的电流一相没有电流，另一相则没有突变；而在B相断线时，测量到的两相电流都没有发生突变。
1.3分支断线故障分析
以上分析的是主干线路发生单相断线的情沉，实际的10kV配电线路有可能发生某一条分支线路发生单相断线故障的情况.
采用上述方法对电压、电流进行分析，总结分支线路发生单相断线故障后电气量变化规律如下：
（1）对故障分支线路Ll-1而言，故障相电流降为0，其余两非故障相降至该分支线路故障前相电流的倍。
（2）对主干线路L1而言，故障相电流降低但不为0，降低幅度取决于正常运行时分支电流占该条主干线路电流的比例；非故障相电流也会降低，但大于此条线路障前相电流的倍。
（3）分支线路及其主干线路的正序、负序电流較故障前均发生变化，变化幅度取决于正常运行时分支电流占该条主干线路电流的比例。
（4）趋势类似，分支线路断线故障点两侧电压的电压变化趋势与上述分析的电压变化但变化幅度较主干线路单相断线时要小。
2 10KV 配电的线路出现断路故障的原因
配电的线路出现断线有很多种原因，其中主要有以下几种原因。
第一，受到电气的作用而造成的断线。如，各种短路的故障所造成的导线被烧断，而绝缘的导线因为不均匀的电场而造成了断线。
第二，受到机械外力的作用而造成的断线。如车辆的穿梭与行驶、导线被盗窃，以及在受到较低的温度的时候导线的荷载力造成了线路的断线。
第三，配电线路很陈旧、断裂的瓷横担造成了断线。
第四，雷雨等恶劣的天气造成的断线。导线在遭受到雷的攻击时，通常都会在利用绝缘子处和横担的位置来闪烁放电，从而就会造成电弧烧伤了导线。
第五，由于施工的质量问题、导线的磨损、在运行与管理的过程之中其所存在的种种缺陷与隐患都会造成线路的断线。
3 配电线路单相断线的故障检测与定位
3.1 单相断线的故障检测
3.1.1 单相断线的故障点两旁电压的变化情况 第一，电源测的故障其相电压升高，最高电压能够达到发生故障之前的 1.5倍，两非故障的相电压降低并且相等，最10KV 配电线路断线故障检测与定位研究李步龙 宁夏固原农村电力服务有限公司 宁夏固原 756000低的电压能够达到发生故障之前的倍，电压的大小跟断线的故障点的位置是紧密相关的。
第二，电源侧的零序电压会增大，最大的电压能够达到故障发生之前的 1/2倍，电压的大小跟断线的故障点的位置是紧密相关的。
第三，电源侧的电压是对称的，不会影响到对于非故障线路其负荷的供电。
第四，负荷侧的故障其相电压的大小最高能够达到故障发生之前相电压的 1/2倍，最低能够降到 0，非故障的相电压其降低并且相等，最低的电压能够降到发生故障之前的 倍，电压的大小跟断线的故障点的位置是紧密相关的。
第五，负荷侧的零序电压会增大，最大的电压能够达到故障发生之前的 1/2倍，电压的大小跟断线故障点的位置是紧密相关的，第六，负荷侧的电压不能够再对称，会影响到故障的线路其负荷供电的正常运作。
3.1.2 单相断线以及接地的复杂故障的检测
10KV 线路出现单相断线等故障以后，故障线路负序电流其特征的变化是较为明显的，其数值要比非故障的线路其负序的电流要大出很多，且负序电流其方向跟系统负序电流的方向是相反的，但是非故障的线路其负序电流跟系统侧负序电流的方向是相同的。发生单相断线的故障其前后的正序电流有着很大的变化，这样就能够很明显的与非故障的线路进行区分，从而实现对于断线故障的检测。
3.2 单相断线的故障定位
斷线以后的故障其故障点的两侧相电压的变化有着不同的情况，两侧的零序电压的变化也都有着不同的特征，所以我们就能够把线路分成几种区段，分别在每个线路的节点的位置上装电压监视的装置，或者装上带开口的三角形 TV，当故障出现以后，对每个线路节点处的相电压进行采集，或者是对零序电压进行采集，并上传到变电站。一旦有两个相邻的节点其相电压或者是零序电压出现的不同的变化特征，那么在这两个线路的节点位置间的这个区段就是故障的区段，这样我们就能够快速的对线路断线的故障进行定位，从而才能够及时的对断线故障进行处理。
4 结束语
l0kV线路暴露在外部环境中，运行环境恶劣，极易发生断线故障，威胁供电的安全性与可靠性。本文对1 OkV线路可能会发生的各种断线故障进行了详细系统的研究，分析了故障后电压、电流等电气量的变化特征，提出了断线故障判据，以及故障类型判别与故障区域定位方法，针对单相断线故障、单相断线加电源侧接地故障以及单相断线加负荷侧接地故障，利用对称分量法与复合序网对故障后电压、电流等电气量进行分析，发现故障后会产生很大的负序电流与正序电流变化量，能够与非故障线路明显区分。线路断线后故障相电流一相电流降为零，另两相电流下降，且大小相等，方向相反。而TA断线时一相降为零，另两相大小方向均不发生变化。理论推导出故障后断线故障点两侧相电压与零序电压的变化特征。并对分支线路发生单相断线故障时电压、电流变化规律进行总结。对电压、电流的理论分析为提出单相断线及接地复杂故障判据提供了理论基础。
参考文献
[1]沈海滨，陈维江，王颂虞，赫子鸣，陈艳霞 .10KV 架空线路雷击断线故障的模拟试验研究 . 电网技术，2011（01）.
[2]鲁明慧，徐声鸿 . 小电流接地系统单相接地故障的预防、分析、判断和处理 [A].2010 年云南电力技术论坛论文集（文摘部分）.2010.
[3]沈海滨，陈维江，王颂虞，等.1 OkV架空线路雷击断线故障的模拟试验研究[J].电网技术，2011（01）：117-121.
[4]王斐，华煌圣，商国东，等.单相断线故障对城市输配电网的影响分析[[J].广东申力，2011（071）： 25-30.
关键词：10kV；配电线路；单相断线；故障检测
配电网是直接面向用户的供电网络，是电力系统的重要组成部分，配网的发展速度与经济发展水平及人们的生活息息相关、密不可分。目前我国大部分城市采用的是10kV电压等级向用户供电。但长久以来，由于传统“重发、轻配、不管用”思想的影响导致我国配电网建设速度与国民经济增长速度不匹配，配电网供电可靠性与供电质量难以较好的满足经济快速发展的需求。
1 10kV配电线路单相断线故障分析
1.1单相断线后电流变化规律
1.1.1序电流变化特征
l0kV配电线路正常运行时，三相电压对称，此时线路产生的负序电流很小。
发生单相断线故障后，改变了系统网络结构，破坏了系统的对称性，将会直接影响对用户的直接供电。通过与正常运行时电流相比，发现单相断线后故障线路负序电流明显变大，而其它非故障线路负序电流变化很小。需要分析负序电流的分布从而寻找线路的故障特征。
在配电网中，负序阻抗由系统高压侧折算到系统低压侧的值很小，并且随着电网的扩大，系统的负序阻抗将会变小。l0kV配电网大多为福射结构，从实际元件的参数中可以看出，系统与负荷的负序阻抗均呈现感性，其中负荷的负序阻抗值较大，是系统的负序阻抗的近百倍；而线路本身的负序阻抗较负荷的负序阻抗要小得多。因此单相断线故障产生的负序电流绝大部分是由断线故障点沿故障线路流向电源，而非故障线路中流过的负序电流很小，其方向为由母线流向线路。
如果规定母线流向电源或线路的方向为正方向，单相断线故障后故障线路的负序电流与系统的负序电流方向相反，而非故障线路负序电流与系统的负序电流方向相同。
由上分析可知：线路发生单相断线故障后，故障线路的负序电流变化显著，数值上比非故障线路的负序电流大很多，方向上与系统及非故障线路的负序电流的方向相反。同时单相断线故障发生后故障线路出现较大的正序电流变化量，且其值总是大于或等于负序电流量，故障特征比较明显，能够与非故障线路明显区别。
1.2线路断线与TA断线
线路单相断线时电压、电流的变化特征，有助于为单相断线保护提供理论依据。但是在实际运行中，电流互感器TA可能会因为电流端子氧化、接触不良、导线绝缘去得不彻底、检修回路恢复接线错误等各种原因造成TA出现断线故障。
TA 二次回路断线出现情况较多，而故障发生后是很危险的。首先，会在二次侧产生很高的电压，危及人身安全和二次绝缘；再者，一次电流将全部变为励磁电流，铁芯将会过度饱和，其损耗将急剧上升，会产生大量的热量，导致烧毁TA，严重时甚至会造成大规模停电，影响供电可靠性。
因此会对线路中采用负序电流或零序电流为参考量的保护造成干扰，可能会引起误动。尽管TA断线时故障相电流也为0，也产生负序电流，但是TA断线与线路断线是有区别的，TA断线时的非故障相电流没有变化，相位差仍为120°，而线路断线时非故障相电流降低为原来的，方向相反，这一点使得TA断线与线路断线能够明显区分。
如果三相均安装TA，即TA可以测量A， B， C三相电流。此时若TA有一相断线，那么测量的电流有一相没有电流，而其它两相的电流没有突变。
如果只有两相安装TA，那么实际中将只能测量A， C两相电流，此时若TA有一相断线，那么在A或C相断线时，测量到的电流一相没有电流，另一相则没有突变；而在B相断线时，测量到的两相电流都没有发生突变。
1.3分支断线故障分析
以上分析的是主干线路发生单相断线的情沉，实际的10kV配电线路有可能发生某一条分支线路发生单相断线故障的情况.
采用上述方法对电压、电流进行分析，总结分支线路发生单相断线故障后电气量变化规律如下：
（1）对故障分支线路Ll-1而言，故障相电流降为0，其余两非故障相降至该分支线路故障前相电流的倍。
（2）对主干线路L1而言，故障相电流降低但不为0，降低幅度取决于正常运行时分支电流占该条主干线路电流的比例；非故障相电流也会降低，但大于此条线路障前相电流的倍。
（3）分支线路及其主干线路的正序、负序电流較故障前均发生变化，变化幅度取决于正常运行时分支电流占该条主干线路电流的比例。
（4）趋势类似，分支线路断线故障点两侧电压的电压变化趋势与上述分析的电压变化但变化幅度较主干线路单相断线时要小。
2 10KV 配电的线路出现断路故障的原因
配电的线路出现断线有很多种原因，其中主要有以下几种原因。
第一，受到电气的作用而造成的断线。如，各种短路的故障所造成的导线被烧断，而绝缘的导线因为不均匀的电场而造成了断线。
第二，受到机械外力的作用而造成的断线。如车辆的穿梭与行驶、导线被盗窃，以及在受到较低的温度的时候导线的荷载力造成了线路的断线。
第三，配电线路很陈旧、断裂的瓷横担造成了断线。
第四，雷雨等恶劣的天气造成的断线。导线在遭受到雷的攻击时，通常都会在利用绝缘子处和横担的位置来闪烁放电，从而就会造成电弧烧伤了导线。
第五，由于施工的质量问题、导线的磨损、在运行与管理的过程之中其所存在的种种缺陷与隐患都会造成线路的断线。
3 配电线路单相断线的故障检测与定位
3.1 单相断线的故障检测
3.1.1 单相断线的故障点两旁电压的变化情况 第一，电源测的故障其相电压升高，最高电压能够达到发生故障之前的 1.5倍，两非故障的相电压降低并且相等，最10KV 配电线路断线故障检测与定位研究李步龙 宁夏固原农村电力服务有限公司 宁夏固原 756000低的电压能够达到发生故障之前的倍，电压的大小跟断线的故障点的位置是紧密相关的。
第二，电源侧的零序电压会增大，最大的电压能够达到故障发生之前的 1/2倍，电压的大小跟断线的故障点的位置是紧密相关的。
第三，电源侧的电压是对称的，不会影响到对于非故障线路其负荷的供电。
第四，负荷侧的故障其相电压的大小最高能够达到故障发生之前相电压的 1/2倍，最低能够降到 0，非故障的相电压其降低并且相等，最低的电压能够降到发生故障之前的 倍，电压的大小跟断线的故障点的位置是紧密相关的。
第五，负荷侧的零序电压会增大，最大的电压能够达到故障发生之前的 1/2倍，电压的大小跟断线故障点的位置是紧密相关的，第六，负荷侧的电压不能够再对称，会影响到故障的线路其负荷供电的正常运作。
3.1.2 单相断线以及接地的复杂故障的检测
10KV 线路出现单相断线等故障以后，故障线路负序电流其特征的变化是较为明显的，其数值要比非故障的线路其负序的电流要大出很多，且负序电流其方向跟系统负序电流的方向是相反的，但是非故障的线路其负序电流跟系统侧负序电流的方向是相同的。发生单相断线的故障其前后的正序电流有着很大的变化，这样就能够很明显的与非故障的线路进行区分，从而实现对于断线故障的检测。
3.2 单相断线的故障定位
斷线以后的故障其故障点的两侧相电压的变化有着不同的情况，两侧的零序电压的变化也都有着不同的特征，所以我们就能够把线路分成几种区段，分别在每个线路的节点的位置上装电压监视的装置，或者装上带开口的三角形 TV，当故障出现以后，对每个线路节点处的相电压进行采集，或者是对零序电压进行采集，并上传到变电站。一旦有两个相邻的节点其相电压或者是零序电压出现的不同的变化特征，那么在这两个线路的节点位置间的这个区段就是故障的区段，这样我们就能够快速的对线路断线的故障进行定位，从而才能够及时的对断线故障进行处理。
4 结束语
l0kV线路暴露在外部环境中，运行环境恶劣，极易发生断线故障，威胁供电的安全性与可靠性。本文对1 OkV线路可能会发生的各种断线故障进行了详细系统的研究，分析了故障后电压、电流等电气量的变化特征，提出了断线故障判据，以及故障类型判别与故障区域定位方法，针对单相断线故障、单相断线加电源侧接地故障以及单相断线加负荷侧接地故障，利用对称分量法与复合序网对故障后电压、电流等电气量进行分析，发现故障后会产生很大的负序电流与正序电流变化量，能够与非故障线路明显区分。线路断线后故障相电流一相电流降为零，另两相电流下降，且大小相等，方向相反。而TA断线时一相降为零，另两相大小方向均不发生变化。理论推导出故障后断线故障点两侧相电压与零序电压的变化特征。并对分支线路发生单相断线故障时电压、电流变化规律进行总结。对电压、电流的理论分析为提出单相断线及接地复杂故障判据提供了理论基础。
参考文献
[1]沈海滨，陈维江，王颂虞，赫子鸣，陈艳霞 .10KV 架空线路雷击断线故障的模拟试验研究 . 电网技术，2011（01）.
[2]鲁明慧，徐声鸿 . 小电流接地系统单相接地故障的预防、分析、判断和处理 [A].2010 年云南电力技术论坛论文集（文摘部分）.2010.
[3]沈海滨，陈维江，王颂虞，等.1 OkV架空线路雷击断线故障的模拟试验研究[J].电网技术，2011（01）：117-121.
[4]王斐，华煌圣，商国东，等.单相断线故障对城市输配电网的影响分析[[J].广东申力，2011（071）： 25-30.