中性點接地10 kV線路故障查找方法研究

摘 要：隨著社會對供電可靠性的要求越來越高，快速查找10 kV線路故障顯得越來越重要。鑒于此，從各種技術、管理手段出發，分析查找中性點接地10 kV線路故障的方法，以求達到提高供電可靠性的目的。

關鍵詞：10 kV線路；故障查找；絕緣遙測；巡視

中圖分類號：TM727? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：1671-0797（2023）16-0025-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.16.007

0? ? 引言

中性點接地的10 kV配電系統安全性更高，能快速切斷零序故障從而達到防止社會人員觸電的目的，這是中國目前應用最廣泛的供電系統之一。10 kV配電線路的故障原因與天氣、線行環境、設備健康度等因素密切相關，綜合考慮各種因素，采用有針對性的方法才能快速查找10 kV線路故障，從而提高供電可靠性。

1? ? 10 kV線路故障分類

10 kV線路故障類型包括：速斷、過流、接地。

速斷跳閘是線路相間短路導致的跳閘，短路電流很大，故障點一般發生在線路前段。

過流跳閘同樣是線路相間短路導致的跳閘，過流動作電流小于速斷動作電流，故障點一般發生在線路后段。

接地故障也稱為零序跳閘，是10 kV線路與大地形成回路導致的故障跳閘。

2? ? 10 kV線路故障查找原則

10 kV線路故障查找應遵循以下原則：1）先巡視主線，后巡視支線；2）先巡視公用設備，后巡視專用設備；3）先恢復主線供電，后恢復支線供電；4）先恢復公用設備供電，后恢復專用設備供電[1]。

另外，為提高查找線路故障的效率，在故障后巡視應采用“先粗巡，后細巡” “先人巡，后機巡”的原則。根據經驗，大部分故障點比較明顯，例如斷線、倒桿、倒樹、變壓器燒毀等故障都比較明顯，因此，先采用粗略巡視和人力巡視，可以快速查找故障點。對于較為隱蔽的故障點，再采用精細巡視和無人機巡視，能更加全面、準確發現線路問題。

3? ? 查找10 kV線路故障的方法

發生10 kV線路故障后，應根據開關動作信息、故障時天氣狀況、故障區段設備健康度、故障區段黑點清冊等信息綜合分析查找故障點。

3.1? ? 根據開關動作類型確定查找方法

發生10 kV線路故障后，應先查詢開關動作信息，確定開關動作類型，根據不同動作類型采用不同的方法查找故障。

速斷保護跳閘：速斷跳閘的最大特征是故障電流非常大，一般比線路正常負荷電流大幾倍甚至幾十倍，這種情況下故障電流會導致開關即時或短延時動作。當系統處于最大運行方式時，速斷保護范圍約占線路全長的50%；當線路處于最小運行方式時，速斷保護范圍約占線路全長的15%～20%。因此，當開關發生速斷保護動作時，故障點一般位于線路前端，此時，應該重點對前段線路開展故障查找。

過流保護跳閘：相對于速斷保護故障電流來說，過流保護故障電流較小，一般來說，過流保護動作會配合長延時動作，過流保護的保護范圍能達到線路長度的100%，一般情況下，線路后段發生故障才會導致過流保護動作，此時，應該重點對后段線路開展故障查找。

當開關同時發生電流速斷保護和過流保護動作時，則意味著故障點位于兩者的共同保護范圍，所以，此時故障點大多位于線路中間位置。

速斷和過流保護跳閘是線路相間短路造成的，根據經驗，這種故障一般是由變壓器、斷路器、負荷開關、互感器等設備內部故障引起線路相間短路，對于這種情況，在線路故障巡視時，應重點檢查設備外觀是否存在明顯異常。另外，在大風天氣下，也可能是飄浮物、傾倒樹木、松弛的線路弧垂搖擺等原因導致線路相間短路。

接地故障也稱為零序跳閘，是10 kV線路與大地形成回路導致的故障跳閘，這種故障可能發生在線路任何位置，需對線路全長開展故障查找。

接地故障是10 kV配電系統最常見的故障，導致接地故障的原因非常多，常見的接地故障有：設備和絕緣子擊穿、樹木壓在單相導線上、導線與其他物體運行距離不足導致放電、絕緣子污閃、導線斷線等。

3.2? ? 根據故障時天氣情況確定查找方法

雷電、下雨、大風、大霧等特殊天氣容易導致10 kV線路故障，以下詳細介紹不同天氣下10 kV線路故障的特點。

3.2.1? ? 雷電天氣導致10 kV線路故障的特點

雷電天氣是最容易導致10 kV線路故障的天氣之一，雷電對10 kV線路的破壞作用主要體現在絕緣破壞，容易導致避雷器、絕緣子、電力設備等擊穿，從而造成線路故障，這類型的故障點有些比較明顯，在故障巡視中容易發現，但有些故障點很隱蔽，需要通過無人機巡視、絕緣遙測等方法才能發現故障點。值得注意的是，有些情況下，雷電作用于10 kV線路后，并非馬上導致設備擊穿，而是使設備絕緣性能下降，在10 kV線路日后運行的過程中，遇上雨天、大霧等天氣時，這些絕緣性能下降的設備會導致線路跳閘。

3.2.2? ? 雨天導致10 kV線路故障的特點

雨天會降低10 kV線路整體的絕緣水平，尤其是對于自身有“隱傷”的設備，這些設備在干燥、晴朗的天氣下絕緣水平滿足10 kV線路運行的要求，但在遇上潮濕的天氣時，自身的絕緣性能就會急劇下降，從而導致10 kV線路跳閘。另外，一些安全距離處于臨界點的帶電設備，在大雨天氣下會導致10 kV線路相間放電或對其他物體放電，從而導致10 kV線路跳閘。

這類型的故障點一般較為隱蔽，需要通過無人機精細巡視或者對線路分段進行絕緣電阻遙測等方法才能找出故障點。為有效防止此類故障的發生，在日常線路巡視運維中，可使用局放儀測試、紅外線測溫等方法檢查線路是否存在放電、溫度異常等缺陷，從而及時消缺[2]。

3.2.3? ? 大風天氣導致10 kV線路故障的特點

大風天氣對10 kV線路的破壞作用主要體現在外力破壞上，大風天氣容易導致樹木傾倒、飄浮物等影響線路運行，在這種情況下，應重點對線路樹障黑點區段等開展故障巡視，提高查找故障點的效率。值得注意的是，大風天氣也可能導致弧垂過大的線路相間短路，這類型故障點的一個重要特征是：線路多次重合閘成功，且難以找到故障點，往往需要通過無人機精細巡視才能發現導線的放電痕跡，從而確定故障點。

3.3? ? 根據線路設備狀態查找故障點

線路設備狀態對線路運行有重要影響，例如：長期重過載的變壓器容易發生溫度過高、絕緣性能下降、漏油等異常狀況；超期服役避雷器的絕緣性能會下降；設備接地電阻不合格則會導致防雷能力不足；長期重過載運行的導線容易發熱燒斷等。

供電企業在日常工作中應對電力設備進行監測并建立清冊，常態化監控電力設備健康度，及時消除設備缺陷。若在正常天氣時發生10 kV線路故障，應重點巡視健康度較差的電力設備，可有效提高查找故障效率。

3.4? ? 根據線路特殊區段查找故障點

10 kV線路的常見特殊區段包括：線路樹障黑點區段、外力破壞黑點區段、線路雷區區段等。10 kV線路特殊區段對線路運行有較大的影響，特殊區段容易發生異常情況導致線路故障，例如位于雷區的線路容易遭受雷擊從而導致線路跳閘，位于外力破壞特殊區段的線路容易遭受交通意外、野蠻施工等外力破壞。因此，在10 kV線路故障查找時，應重點對特殊區段線路進行巡視，可有效提高故障查找效率。

3.5? ? 電纜故障的查找方法

電纜運行可靠性較高，隨著社會的發展，電纜應用越來越廣泛。由于電纜埋在地下，一旦發生故障，查找故障點的難度非常大，為全面、準確查找出電纜故障情況，可采用以下方法對電纜進行測試。

3.5.1? ? 測試是否有接地故障

圖1所示為電纜接地故障測試接線圖，使用絕緣電阻表分別測量A、B、C相對地的電阻值，若某相測量結果接近0 Ω，則該相存在接地故障。

3.5.2? ? 測試是否有相間短路故障

圖2所示為電纜相間短路故障測試接線圖，使用絕緣電阻表分別測量AB、AC、BC相間電阻值，若某次測量結果接近0 Ω，則此兩相之間存在短路故障。

3.5.3? ? 測試是否有開路故障

圖3所示為電纜開路故障測試接線圖，將電纜一側的A′、B′、C′相短接，在電纜另一側分別測量AB、AC、BC相間電阻值，若A相斷線，則AB、AC測量結果為∞；若B相斷線，則AB、BC測量結果為∞；若C相斷線，則AC、BC測量結果為∞。

值得注意的是，若測量結果顯示有開路故障，必須對開路故障電纜的另一側進行接地故障和相間短路故障測試，這樣才能全面、準確測量電纜故障情況。

1）在電纜另一側測試是否有接地故障。

圖4所示為電纜另一側接地故障測試接線圖，使用絕緣電阻表分別測量A′、B′、C′相對地的電阻值，若某相測量結果接近0 Ω，則該相存在接地故障。

2）在電纜另一側測試是否有相間短路故障。

圖5所示為電纜另一側相間短路故障測試接線圖，使用絕緣電阻表分別測量A′B′、A′C′、B′C′相的電阻值，若某次測量結果接近0 Ω，則此兩相之間存在短路故障。

3.6? ? 架空線路接地故障絕緣遙測方法

當線路長度較短且變壓器數量較少時，可采用整體絕緣遙測法。采用絕緣電阻表對線路遙測前，應將待遙測線路內的所有變壓器、電容器等拉開，此時遙測出來的電阻值才是線路每一相的絕緣電阻值，否則，絕緣電阻表遙測的結果只是線路三相相通的絕緣值，這時，比真正的單相絕緣值要小許多。

進行線路絕緣遙測時，應對線路不同點進行絕緣遙測，遙測后，應將多處遙測的數據進行比較，絕緣電阻值較小的一處為故障段。

在正常情況下，同一處遙測的線路三相絕緣電阻值大致相同，因此，當遙測數據顯示其中一相明顯比其余兩相絕緣電阻值小時，則可以確定該相為故障相，此時，應重點對該相進行故障巡視。

當對某線路開展絕緣電阻測量后，應將測量結果與最近一次預防性試驗的絕緣值進行縱向比較，若兩者結果相差較大（絕緣電阻值下降幅度超過40%以上），則可判斷為線路存在故障。

對于新建線路，應在線路投運前進行絕緣電阻遙測，將遙測數據和當時環境氣溫詳細記錄下來，建立完備的線路技術檔案。在線路投運以后，當需要對線路開展絕緣電阻測量時，應將測量結果與線路投運前的數值進行比較，當兩者數值相差不大時，可判斷線路絕緣電阻值合格，當兩者數值有明顯變化時，則說明線路存在故障。

根據經驗統計，在晴朗天氣時，10 kV線路單相絕緣遙測電阻值大于40 MΩ為合格，若測試中配電變壓器、電容器沒有拉開，則大于30 MΩ即為合格。

4? ? 結束語

中性點接地的10 kV配電線路應用廣泛，針對不同故障場景采用合適的故障查找方法才能有效提高效率。查找線路故障的方法很多，需要深入理解并靈活選擇各種方法，才能將其有效應用到實際工作中。

[參考文獻]

[1] 柯俊杰.10 kV配電線路接地故障查找及分析[J].無線互聯科技，2011（5）：30-31.

[2] 劉健.10 kV配電線路故障查找和處理方法研究[J].通訊世界，2014（19）：54-55.

收稿日期：2023-04-10

作者簡介：方搌鵬（1988—），男，廣東臺山人，工程師，研究方向：10 kV線路規劃建設、配網運行、供電可靠性、故障查找。