配網配電線路的常見故障與運檢管理研究

劉希卓，季傲飛

（國網安康供電公司，陜西 安康 725000）

0 引 言

電力系統為我國社會經濟發展和國民多元生活提供了有力支撐及保障。配網配電線路因故障引發的停電不僅影響國民生活和企業的日常生產，而且影響電力企業的可持續發展[1]。文章通過討論配網配電線路的常見故障與運檢管理，以期提高配網配電線路整體的運檢管理水平。

1 配網配電線路常見故障

1.1 配電線路短路

短路泛指配網正常運行外的一切相與相之間或相與地之間的“短接”。在配網正常工作狀態下，除中性點外，其余的相和接地均為絕緣狀態。若因部分因素造成絕緣損壞導致短路，則稱為配網短路。造成這一現象的主要原因為電氣設備載流部分絕緣破壞[2]。三相電力系統的短路形式主要包括三相短路、二相短路、兩相接地短路及單相接地短路等。三相短路為對稱式，二相短路、兩相接地短路及單相接地短路為非對稱式，具體如表1所示[3]。

表1 短路類型及特質

根據配網配電線路短路故障發生概率統計，單相接地短路的概率最大，兩相接地短路次之，兩相短路再次之，三相短路概率最小，如表2所示[4]。

表2 配網配電線路短路故障發生概率

當電力系統出現短路時，電流亟劇增大，如發電機出線端發生三相短路，電流的最大瞬時值可以達到額定電流的10～15倍，從絕對值來說可以達到數萬安培及十萬安培[5]。短路造成的主要危害主要有5種：一是短路處產生的電弧對電器裝置有潛在危害，且短路處產生大量短路電流，使得電器產生更多的熱量；二是極高的短路電流在導線中會產生極高的機械應力，如導線及其支座不夠牢固就會損壞導線；三是發生故障時配網電壓大幅降低，會給用戶的正常工作造成較大不便；四是配網短路將導致并網時電站（發電機）失去同步性，打破配網穩定，影響配網正常運轉，造成大面積停電[6]；五是非對稱接地短路引起的不平衡電流會在相鄰線路（通信線路、鐵路信號系統等）中形成較大的不平衡電勢，從而影響通信，威脅人員和設備安全。

1.2 單相接地故障

我國配網中性點多以中性點不直接接地的形式存在，或以中性點非有效接地的形式存在。部分中性點多通過消弧線圈接地的形式存在。若出現單相接地故障，則構成小電流回路，即“小電流接地”。此類電力系統中單相接地故障所占比重較大，通過對中性點不接地可有效降低單相電流及其對電力系統的破壞程度。中性點不接地配網中，單相接地電流主要由配網對地電容決定。假定線路1上發生A相接地故障，則A相的故障電壓下降為零，使其對地電容電流也下降為零，同時非故障相電壓增大為相電壓的3倍。

導線損壞后與金屬物體、地面等發生接觸、碰撞會造成單相接地。若無法將其固定于配網，極易受外界因素影響、干擾而發生故障。配網由于配線中經過建筑物、植被等布線時未做好現場勘查及清理工作，則將會導致相關問題更突出。變電站母線電流增大，對供電設備、互感器等造成沖擊，會增加停電事故概率；諧振電壓較高時，極易造成絕緣子擊穿，從而導致短路。單項接地故障的特點主要涉及3個方面。第一，故障后，零序電壓與相電壓相等，故障相電壓為零，而非故障相電壓上升至線路電壓，線路電壓的相位及幅度不變，三相電力裝置正常工作2～3 h。第二，零序電流的值與自身對地電容的電流相等。第三，接地故障時，電流幅值與各線路上接地電容的電流總和相等，并領先于零序電壓90°。

2 配網配電線路運檢管理思路及建議

2.1 利用饋線自動化技術改造線路設備

饋線又稱配線，為配網基礎部件，對配網運行具有重要作用。饋線自動化控制技術在配電系統中的應用實現了數據采集和控制，同時具有饋線故障自動定位、饋線故障自動隔離、饋線故障自動恢復以及饋線自動管理功能[7]。饋線自動化技術具有信息量大的特點，在線監控和離線控制相互配合，與其他系統聯系密切。將饋線自動化技術應用于配網，以實現饋線自動監控、故障自動排查與隔離、饋線負載與事故自動統計、饋線開關自動遙控為核心，以實現配電系統的自動化控制。根據供電公司已有的配網體系，在確定技術指標及對應功能的基礎上，嚴格遵循技術與經濟統一的指導思想，對配網自動化裝置進行合理選型。

2.1.1 饋線終接器

饋線終接器可實現與配網主站通信、實時反饋饋線的工作狀態與參數等信息、控制主站、控制饋線及有關設備等功能。但是饋線終接器一般初期投資較大，且需要完備的通信體系作為支撐。

2.1.2 自動饋線切換裝置

自動饋線切換裝置主要分為帶控制、保護功能的重合閘和帶自分閘功能的分段隔離開關，其中后者與電源側前級開關配合工作。2種切換裝置都有其特殊的應用場合及各自的優勢與不足。實際使用中，可采取重合閘、斷路器等自動控制方案，即在重合閘后依次設置4個節段，其中節段分離器S3和S4各自設置在主干。無論任何點位出現暫時性故障，均須重合閘動作，分路后再進行重合；若某一點位出現永久故障，則重合閘進行分閘，且分段斷路器S4在完成預定的操作數量的同時進行斷路，維持閉鎖，隔離故障點[8]。

2.2 利用防錯自動化技術合理調度系統

調度部門須保障配網安全、穩定運行，通過改變用電特征實現最優的供電路線。在遭受地震、雷擊等自然災害的情況下，利用微網來應急隔離供電，可有效實現全過程、動態和可持續的電力系統。配網運行過程中由于多種因素存在調度錯誤，因此應用防錯自動化技術建立符合供電企業實際情況的配網調度防錯模擬系統，對提高配網調度水平具有重要意義。基于分布式光纖測溫系統（Distributed Temperature Sensing，DTS）的模擬調度系統具有多種功能，可有效滿足企業配網發展需要及供電穩定性。構建DTS模擬調度防誤控制系統前，應對其整體架構進行規劃，主要由控制中心模擬子系統、電力系統模擬子系統以及人員管理子系統構成。DTS系統能夠與數據采集與監視控制系統（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）等進行實時通信，實現各子系統間的信息、數據和圖表共享，同時對系統軟件進行組態設計。此外，DTS模擬調度防錯系統主要以自動控制技術為基礎，由操作系統和支持軟件2個部分組成。在構建過程中，須充分考慮未來配網調度需求的變化，通過修改上層軟件的參數，實現調度應用及分析功能的嵌入，以檢測系統在發生故障時的動態特性，并在線分析故障[9]。

2.3 利用自動繪圖技術提高故障處理效率

傳統運檢管理主要對設備故障、黑點等進行常規性檢測，并采取拍照、記錄等方式進行處理，上傳設備的故障圖像。由于傳統運檢管理對設備、線路檢測存在較大的隨意性，因此難以及時發現設備、線路中存在的隱患。基于圖紙和信息自動化技術，可通過建立與整合配電設備及其連接線各種圖紙和信息文件管理功能的系統，方便設備缺陷的統計與分析、設備線路優化改造等，同時有效形成適合企業配網規模和特點的設備線路故障知識庫，提高故障處理效率。第一，采用開放源代碼作為層狀構建平臺，將zTree插件與地理信息系統（Geographic Information System，GIS）技術相結合，實現對特定裝備生產線上的缺陷統計與分析。第二，利用該系統強大的計算與數據處理能力，揭示各配電線路故障之間的邏輯關系。第三，對軟件進行功能配置，如查找黑點、站點結構模塊化、統計分析等。第四，可隨時增加或移除黑點及設備種類。第五，輸入關鍵詞后，自動提煉與設備線路有關的信息，并對線路缺陷和設備故障的因素進行智能深度分析。

2.4 利用通信自動化技術滿足數據傳輸需求

配網控制的下層設備主要有局域網、遠域網等。為確保通信便利，應針對不同裝置的特性及重要程度對裝置存取端口及通信方式進行設計。各種設備、變電所等都會產生海量數據，且數據具有多源、異質的特點。在具體設計中，要最大限度發揮數據價值，建立統一的標準，確保主、子兩站間以單一信號的形式反映通信狀態，保障通信的容錯能力[10]。此外，需要確保在數據傳輸過程中出現故障或異常時系統能夠及時報警。

2.5 設立檔案信息數據庫

配網運行中會產生海量數據與信息，通過收集與整理可為后續線路運行情況提供判斷的數據依據，以便采取合理的防范措施避免事故的發生。因此，要積極引進信息通信技術，建設專業的文件信息庫，加強對相關信息的整合與分析，保證運輸檢驗制度的高效運行。例如，當變壓器設備出現故障時，采集相關設備的運行狀態，并與資料庫中的數據進行比較，得出更科學合理的結論，為后續運檢工作的展開奠定基礎。

3 結 論

積極加強配網配電線路的運檢管理，有利于及時識別配網配電線路運行中的故障，保障電力系統的供電穩定性。文章討論與分析了配網配電線路的常見故障，結合故障類型提出運檢管理措施及建議，可為配網配電線路故障處理及運檢管理提供參考。