應用DA裝置及故障指示器的10KV線路故障分析和探討

摘要：本文介紹了在地區電網10kV配網線路中裝設的饋線自動化裝置（以下簡稱DA）與故障指示器在10kV配網線路事故處理中的應用。調度員通過分布于線路上各個分段開關的DA與故障指示器的動作情況對10kV相間短路、相間短路接地和三相短路等導致線路開關跳閘的故障以及單相接地故障進行準確判斷與快速處理，分析和探討調度員在處理配網10kV線路事故的基本思路。

關鍵詞：DA;故障指示器;10kV配網線路;事故處理

【引言】適應中國智能配電網建設要求，提高人民生活幸福指數，大量高科技電子產品的使用對配網線路的供電可靠性和電能質量提出了更高的要求。在中性點不接地或經消弧線圈接地的10kV系統中，10kV配網線路故障均需要調度員盡快判斷故障點并迅速隔離故障，減少停電范圍，縮短停電時間。通過裝設帶通信、可隔離（指示）故障的DA與故障指示器，并利用電壓時間型線路保護原理的應用總結配網事故處理的方法，大大提高了地區電網的供電可靠性。

一、DA與故障指示器的功能設置

FTU通過配置電壓互感器和時間繼電器，以簡單的接線結構實現分段開關延時合閘、當分段開關一側受電后X時間閉鎖內失壓閉鎖合閘（X時間一般為7S或7S的倍數，第一個DA開關延時時間一般設為40S）、受電合閘后Y時間內失壓并閉鎖合閘（YS時間一般為5S）、瞬時低電壓閉鎖合閘、兩側有電壓閉鎖合閘、單相接地故障閉鎖等功能。

故障指示器是一種安裝在配電房或環網箱開關上，通過進線CT采集故障電流是否流過安裝點位置，指示故障發生區間與故障相別的裝置。線路發生故障后，流過故障電流的故障指示器將會亮燈，因10kV線路故障電流是從接地點流向變電站10kV母線的，根據這個原理。在不投入重合閘的全線電纜線路中，DA裝置不適用此線路故障判斷，裝設故障指示器可以快速判斷故障點。

二、DA與故障指示器動作分析

根據《地區電網年度繼電保護整定方案》，非全線電纜線路分段開關裝有DA，變電站饋線開關投入重合閘，重合閘動作時間設定值為5S，主要考慮給饋線開關充分時間進行滅弧。全線電纜線路重合閘不投入，在環網箱或電房開關上裝設故障指示器。以圖1所示中山電網典型10kV環網線路圖為例，下面列舉幾種故障情況加以說明。

環網線路圖（圖1）

1、DA線路瞬時性短路故障

圖1中M點發生瞬時短路，變電站CB1開關跳閘，S1、S2、S3開關均失壓動作跳閘。5S時間后，CB1開關重合，經S1、S2、S3開關逐級延時合閘，恢復全線正常供電。

2、DA線路永久性短路故障

2.1、故障點發生在S1開關至L開關之間

圖1中M點發生永久性短路故障。變電站CB1開關跳閘，S1、S2、S3開關均失壓動作跳閘。5S時間后，CB1開關重合，S1、S2開關逐級延時合閘至故障點，變電站CB1開關再次跳閘，S1開關失壓動作跳閘，S2開關因合閘后立即失壓，開關動作跳閘且閉鎖合閘。因變電站CB1開關重合經S1、S2開關逐級延時合閘至故障點再跳閘的間隔時間已超過保護裝置重合閘的充電時間（15S），CB1開關第二次重合，經S1開關延時合閘至S2開關閉鎖合閘，恢復非故障段線路的供電。

2.2、故障點發生在變電站CB1開關至S1開關之間

若永久性短路故障發生在變電站CB1開關至S1開關之間，變電站CB1開關跳閘，S1、S2、S3開關均失壓動作跳閘。5S時間后，CB1開關重合閘動作失敗，S1開關因受電后即刻失壓，保持分閘且閉鎖合閘，故障段線路被隔離。

3、DA線路單相接地故障

3.1、S1開關至L開關之間發生單相接地

圖1在M點發生單相接地故障，經消弧線圈接地變電站選線正確或輪切判明接地故障饋線后：

（1）首先斷開變電站CB1開關，此時S"1、S2、S3開關均失壓斷開;

（2）再合上變電站CB1開關;

CB1開關合閘，S1、S2開關延時合閘至S2開關處單相接地故障點，系統產生零序電壓3U0，S2開關短延時躲開系統擾動后跳閘且閉鎖，零序電壓3U0消失，S3開關因受電后即刻失壓，開關保持分閘位置且閉鎖合閘，故障點被隔離，恢復費故障段線路的供電。

3.2、變電站CB1開關至S1開關之間發生單相接地

若單相接地故障發生在變電站CB1開關至S1開關之間。變電站選線正確或輪切判明接地故障饋線后：

（1）首先斷開CB1開關，此時S"1、S2、S3開關失壓斷開;

（2）再合上變電站CB1開關;

CB1開關合閘至單相接地故障點，系統產生零序電壓3U0不能消失。此時，調度告警窗將出現10kV母線接地故障不消失，可判斷故障點與CB1開關至S1開關之間。

4、全線電纜線路中永久性短路或單相接地

在不裝設DA的10kV環網線路上，分段開關裝設故障指示器，當故障電流流經開關時故障指示器發出故障指示，故障電流不流經的開關故障指示器不發出故障指示，可快速判別故障區間。

圖1在M點發生永久性短路或者單相接地故障，故障電流流經S1、S2開關與M點形成回路，S1、S2開關故障指示器發出故障指示;故障電流不流經S3及其之后的分段開關，故障指示器正常不發出故障指示。S2至S3開關之間線路段即為故障線路段。

三、裝設DA與故障指示器的10kV線路事故處理原則

1、有DA線路事故處理原則

1.1跳閘重合成功

跳閘重合成功，調度通過配網自動化系統（DMS）收到故障位置信息時，調度員應根據該信息判斷并通知線路運維人員到故障線路段進行帶電巡查或操作，并提示其注意檢查DA開關分合閘動作情況。通知變電運行人員盡快到站檢查該線路一二次設備。

1.2跳閘重合失敗

跳閘重合失敗，調度員應通知變電運行人員到站檢查該線路變電一二次設備，通知線路運維人員到第一個DA開關位置和環網點，進行帶電巡查或操作。

現場確認第一個DA開關分閘并轉手動狀態后，調度員指揮退出輔供線路重合閘，將該開關的后段線路轉由輔供電線路供電，轉電成功后恢復重合閘。若轉電不成功，應立即斷開環網點開關，恢復輔供線路運行，再強送故障線路第一個DA開關前段線路，此時分以下兩種情況：

（1）如果強送第一個DA開關前段線路成功，退出故障線路重合閘進行分段強送電，找到故障點并隔離后恢復停電線路的運行并投回重合閘。

（2）如果強送第一個DA開關前段線路失敗，線路上可能同時存在兩個或以上的故障點，通知線路運維人員派人詳細檢查線路，未經部門領導同意不能再進行強送電。

1.3小電流接地系統單相接地

調度員根據選線結果斷開該線路開關，母線電壓正常后合上該線路開關。

（1）如果母線電壓在40秒后出現異常然后立即消失，可判斷故障點不在第一個DA開關前段，應通知線路運維人員到DMS上送故障信息指示接地線路段。

（2）如果母線電壓立即出現異常且不消失時，可推斷故障點在第一個DA開關前段，應再次斷開該線路開關，并通知線路運維人員到第一個DA開關和環網點，人員到位后先斷開第一個DA開關，再合上環網開關恢復非故障線路運行。

2、無DA有故障指示器線路事故處理原則

2.1跳閘重合失敗，DMS調度端收到故障信息通知變電運行人員到站檢查，通知線路運維人員到需要隔離故障操作地點和環網點，現場確認后，立即隔離故障段，退出故障線路重合閘后進行強送電，恢復非故障線路段的供電。正常后投回線路重合閘。

2.2跳閘重合失敗，DMS調度端未收到相應信息

通知變電運行人員到站檢查，調度員通知線路運維人員到第一個故障指示器安裝點和環網點，由第一個故障指示器開始往線路末端開始檢查，根據故障指示器的動作邏輯判斷故障點位置，恢復非故障線路運行。如：同一地點（電纜分接箱或開關箱等）有2個及以上故障指示器同時不動作，可判斷故障點位于第一個故障指示器安裝點前，在核實第一個故障指示器安裝點的開關確在分閘位置后，立即退出輔供線路的重合閘并下令合上環網點的開關，恢復非故障線路運行。

四、實用化效果

1、提高了10kV線路供電可靠性

自DA及故障指示器投運以來，減少了線路急修班組巡線查找故障的時間，提升了10kV配網線路故障處理的效率，提高了用戶的供電可靠性。據統計，配網自動化系統應用兩年時間，架空線路平均故障隔離時間由原來3.3小時縮短為1.2分鐘。電纜線路故障隔離時間由56.3分鐘縮短為21.6分鐘。

2、未來發展方向

當前中山電網中10kV配網線路分段開關已大量裝配DA及故障指示器，但在環網聯絡開關上裝設DA開關，實現10kV故障隔離后聯絡開關自動轉供電的功能仍處試運行階段。DA及故障指示器未來的發展方向，是實現10kV故障自動隔離及非故障段線路自動恢復供電，無需線路運維人員現場操作，這樣才能進一步提高復電效率和供電可靠性。要達到這一目標，一是加快技術改造，實現環網線路聯絡開關全面裝設DA裝置;二是提高設備運行可靠性，降低自動轉供電過程中出現的過流、過壓等電網風險。

結束語

DA與故障指示器在10kV配網中實踐與運用，為調度員事故處理提供了有效依據，減少了停電范圍，縮短了用戶停電時間，減輕線路運維人員的操作壓力，加快故障隔離與非故障用戶復電的速度，大大提高了配網的供電可靠性。調度員在深入理解DA裝置與故障指示器動作原理的基礎上，準確、高效地指揮事故處理，為智能配網的運行管理和發展奠定良好的基礎。

致謝

本文在編寫過程中，得到了中山地區供電局調控中心領導和同事的關懷和幫助，高級技師楊涌新為本文的修改提供了寶貴意見，謹此致謝。

參考文獻：

[1]廣東電網公司.廣東電力系統調度規程[Z].2013

[2]中山供電局.中山電力系統調度規程[Z].2010

[3]中山供電局.10千伏線路故障調度處理工作指引[Z].2014