10kV配電線路故障查找和處理措施

張美婷

【摘 ?要】10 kV配電線路具有線路點(diǎn)多、覆蓋面廣、線路長(zhǎng)及路徑復(fù)雜等特點(diǎn)，同時(shí)受氣候條件和地理?xiàng)l件等外部環(huán)境的影響較大。如何保證10 kV配電線路安全可靠地運(yùn)行，并有效排除10 kV配電線路的故障，成為了電力系統(tǒng)中相關(guān)人員不得不面對(duì)的關(guān)鍵性問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】10 kV配電線路; 故障查找; 處理措施;

1 故障查找原理

10 kV配電線路發(fā)生單相接地時(shí)，故障點(diǎn)電流很小，導(dǎo)致用戶無(wú)法正常使用。因此，必須查找故障點(diǎn)并進(jìn)行處理。

1.1 故障檢測(cè)

單相接地故障時(shí)，故障相電壓為零，對(duì)健全相電壓有較大影響，零序電壓增加。此時(shí)，配電線路中的電壓是故障檢測(cè)的重點(diǎn)，主要通過(guò)母線上的電壓互感器開(kāi)口三角側(cè)電壓大小來(lái)判斷。

1.2 故障選線

當(dāng)10 kV配電線路產(chǎn)生故障時(shí)，由于故障點(diǎn)電壓的異常變動(dòng)會(huì)同時(shí)出現(xiàn)故障線路兩側(cè)以極速傳播的暫態(tài)行波，在母線處測(cè)量端感受到第1個(gè)反向行波浪涌，有個(gè)別故障折射進(jìn)非故障配電線路，余下故障點(diǎn)行波返回故障線路。故障發(fā)生過(guò)程中，基于健全線路和故障線路網(wǎng)絡(luò)模型的參數(shù)呈現(xiàn)出正負(fù)。因此，當(dāng)故障出現(xiàn)時(shí)，通過(guò)各相電流行波能量的大小進(jìn)行故障相的識(shí)別。

1.3 故障區(qū)段判斷

故障區(qū)段判斷是故障隔離前的前置程序。受中性點(diǎn)接地方式等因素的影響，行波選線只能夠識(shí)別接地線路，而不能識(shí)別故障區(qū)段。但是發(fā)生單相接地故障后，小電流接地故障暫態(tài)選線與行波選線的技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)零壓時(shí)限故障選段。充分結(jié)合相鄰行波選線技術(shù)，瞬時(shí)電流閉鎖，實(shí)現(xiàn)聯(lián)絡(luò)轉(zhuǎn)供，實(shí)現(xiàn)暫態(tài)行波在小電流接地故障的判斷。

1.4 故障隔離

主要有兩種方案可供選擇。（1）隔離故障線路負(fù)荷側(cè)。合上電源側(cè)隔離開(kāi)關(guān)，再合上負(fù)荷側(cè)隔離開(kāi)關(guān)。此方案的意義在于保持設(shè)備的有效性，但電源側(cè)開(kāi)關(guān)開(kāi)啟時(shí)，負(fù)荷斷電。（2）先合上負(fù)荷側(cè)的開(kāi)關(guān)，再合上電源側(cè)開(kāi)關(guān)，不能逆向操作。在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，單相接地故障不會(huì)引起暫態(tài)多回路，此時(shí)暫不會(huì)引發(fā)負(fù)荷供電不正?，F(xiàn)象。因此，封閉型配電線路中，可先拉開(kāi)負(fù)荷側(cè)的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，然后將負(fù)荷側(cè)的進(jìn)線開(kāi)關(guān)合上，使系統(tǒng)與接地線路負(fù)荷側(cè)隔開(kāi)，杜絕了負(fù)荷的電流失，最后合上電源側(cè)開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)隔離。因此，采用第二種方案比較適合。

2 故障查找過(guò)程

可靠準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)單相接地故障自動(dòng)快速隔離、非故障區(qū)域快速?gòu)?fù)電，實(shí)施系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。該系統(tǒng)主要由1號(hào)主變和2號(hào)主變組成，當(dāng)輸電線路正常工作時(shí)，正常運(yùn)行方式是輸電線路Ⅱ段母線在左側(cè)，10 kV的Ⅰ段母線在右側(cè)，對(duì)應(yīng)分別運(yùn)行，此時(shí)母開(kāi)關(guān)B100和B900是非合閘狀態(tài)。拉合負(fù)荷由L113或者L123提供。

單相接地故障自愈裝置監(jiān)測(cè)輸電線路（開(kāi)閉所）內(nèi)的母線電壓、線路電流及開(kāi)關(guān)狀態(tài)，識(shí)別配電線路運(yùn)行狀態(tài)。自愈裝置每個(gè)構(gòu)件之間可以進(jìn)行互相通信，基于典型負(fù)荷模式的異常數(shù)據(jù)信息處理，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)接地線路電源側(cè)的隔離。單相接地故障自愈裝置主要由傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、通信單元、主處理器單元及開(kāi)關(guān)量輸出控制單元組成[3]。傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)單元負(fù)責(zé)收集電壓傳感器的零序電壓和零序電流。通信單元只在需要的時(shí)候接收與讀取遙控信號(hào)的輸入而不進(jìn)行邏輯處理，數(shù)據(jù)處理功能性較弱，需要與其他自愈系統(tǒng)保持通信。主處理器單元對(duì)電壓電流開(kāi)關(guān)量輸出控制單元進(jìn)行選線結(jié)果分析;識(shí)別該輸電線路的對(duì)應(yīng)故障，并提出解決對(duì)策;負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)功率輸出并對(duì)開(kāi)關(guān)量輸出控制單元進(jìn)行控制。

輸電線路正常供電時(shí)，如果線路發(fā)生單相接地故障，自愈裝置會(huì)立即開(kāi)啟，首先要監(jiān)測(cè)工頻電壓，對(duì)出線回路電流和母線排上的電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。在此之前要確保輸電線路上的所有向用電單位供電的電力設(shè)施全部安裝了單相接地故障自愈裝置，且這些內(nèi)部設(shè)備設(shè)施之間已通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)予以連接。自愈流程如下：

開(kāi)始→工頻試驗(yàn)變壓器電壓監(jiān)測(cè)→出現(xiàn)接地故障→電流電壓行波監(jiān)測(cè)→輸電接地極線路選擇→其他裝置選線結(jié)果→電纜線路接地部位的確定→閉合接地線路負(fù)荷側(cè)母聯(lián)開(kāi)關(guān)→合上接地線路負(fù)荷側(cè)進(jìn)線開(kāi)關(guān)→合上接地線路電源側(cè)開(kāi)關(guān)→結(jié)束。

需注意，自愈裝置開(kāi)始運(yùn)行后需要一直對(duì)母線電壓保持監(jiān)控狀態(tài)，識(shí)別出接地故障是否實(shí)際發(fā)生。當(dāng)故障自愈裝置通過(guò)分析認(rèn)為電壓高出額定值，就會(huì)提示產(chǎn)生接地故障。自愈裝置監(jiān)測(cè)到電流行波后確定電纜線路接地部位，然后通過(guò)通信系統(tǒng)來(lái)確定與其他機(jī)構(gòu)的選線結(jié)果。當(dāng)發(fā)現(xiàn)其他自愈裝置的選線結(jié)果后，認(rèn)定接地線路。進(jìn)行接地線路負(fù)荷側(cè)母聯(lián)開(kāi)關(guān)的閉合與接地線路負(fù)荷側(cè)進(jìn)線開(kāi)關(guān)的閉合，再將接地線路電源側(cè)開(kāi)關(guān)開(kāi)啟的命令發(fā)出，從事實(shí)現(xiàn)全部故障自愈恢復(fù)過(guò)程。

3 故障處理的實(shí)例

某區(qū)供電分公司成立于2016年1月1日，轄區(qū)面積216平方公里，共有全民合同工43人，農(nóng)合工74人，管理各類用電戶數(shù)39 541戶，其中低壓客戶共計(jì)39 025戶，單相客戶32 548戶，三相客戶6 477戶。該區(qū)供電公司所屬配網(wǎng)現(xiàn)狀為：該區(qū)供電公司目前有19座10 kV及以上公用變電站，30臺(tái)主變電站，總變電容量為2 123.5 MVA;有21座110 kV共用變電站，31臺(tái)主變電站，主變電站容量為135.6 MVA。近年來(lái)，變電站的投產(chǎn)運(yùn)行盲目擴(kuò)大，增加了運(yùn)維成本。由于管理不善和當(dāng)?shù)貝毫託夂颦h(huán)境等不利影響，故障率逐年增加，人工排查配電線路故障的壓力劇增，因此需引入故障自愈裝置。

通過(guò)調(diào)查論證，該公司決定引入智能故障自愈裝置。當(dāng)單相接地故障出現(xiàn)時(shí)，智能開(kāi)關(guān)控制器開(kāi)始工作，確定故障區(qū)域，定位準(zhǔn)確故障范圍，將故障區(qū)域有效隔離，將非故障停電區(qū)域迅速恢復(fù)供電，用電的穩(wěn)定性和可靠性得到了有效保障。故障自動(dòng)處理裝置結(jié)束故障處理任務(wù)后，對(duì)信息處理的數(shù)據(jù)通過(guò)通信裝置予以上報(bào)，控制站接收信息后進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)了主線路對(duì)分支線路的遙測(cè)、遙信及遙控功能。為實(shí)現(xiàn)對(duì)分支線路的“三遙”目的，該區(qū)供電公司購(gòu)買智能監(jiān)控系統(tǒng)軟件，集成現(xiàn)代測(cè)控、電力電子、網(wǎng)絡(luò)通信及自動(dòng)化控制領(lǐng)域技術(shù)，主界面包括用戶管理、操縱日志、連接設(shè)置、短信跟蹤、信息初始化及線路分許管理等模塊供選擇，提供遠(yuǎn)程登入、網(wǎng)絡(luò)廣播及電子郵件通知，用戶界面比較友好，具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能、極強(qiáng)的軟硬件兼容性及高度的可擴(kuò)展性。

2018年9月15日，該區(qū)供電公司某10 kV配電線路突然斷電，過(guò)去需要用2 h的人工故障排查工作，在智能檢測(cè)軟件的輔助下，分析了大致故障范圍，僅用20 min就實(shí)現(xiàn)了故障自愈，從而縮短了故障停電時(shí)間。單相接地故障自愈方法的介入，使該輸電企業(yè)從過(guò)去的人工管理型設(shè)備運(yùn)維模式向現(xiàn)代化智能型故障排除管理模式改進(jìn)，從而提升了輸電線路故障處理能力和故障處理效率，滿足了客戶的用電需求，降低了故障排除成本，強(qiáng)化了企業(yè)形象，促進(jìn)了供電企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)論

我國(guó)電力行業(yè)蓬勃發(fā)展，人們的用電需求越來(lái)越高，電力企業(yè)需不斷加強(qiáng)管理。隨著國(guó)家智能電網(wǎng)工程的全面實(shí)施，越來(lái)越多的省份和城市開(kāi)始采用智能型自愈系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行輸電線路的故障排查與處理。本文以某區(qū)供電分公司的10 kV輸電線路自愈系統(tǒng)的應(yīng)用為具體案例，給出了一種故障自動(dòng)查找與自動(dòng)隔離的處理措施。通過(guò)故障排查的實(shí)例分析，證明了此方法的可行性，能夠產(chǎn)生一定經(jīng)濟(jì)效益和管理效益，增強(qiáng)了供電安全性和可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]周封，王亞丹.10 kV配電線路單相接地故障分析與故障查找[J].科技信息，2010，（6）：89-90.

[2]李應(yīng)舉.10 kV配電線路單相接地故障分析與故障查找分析[J].科技風(fēng)，2014，（4）：38.

（作者單位：國(guó)網(wǎng)山東省電力公司濟(jì)南市歷城區(qū)供電公司）