楊銓洪

【摘 要】文章首先介紹10kV線路故障跳閘主因分析，分析國內(nèi)現(xiàn)有配電線路故障定位、隔離技術(shù)，提出降低配電網(wǎng)故障跳閘率的方式選擇。

【關(guān)鍵詞】10kV；配網(wǎng)；故障跳閘；措施

1.引言

近年，隨著經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，城市規(guī)模急劇擴張，城市配網(wǎng)結(jié)構(gòu)變得日益復(fù)雜。由于配電線路的故障定位、故障隔離等技術(shù)一直沒有得到較好的解決方案，配電線路故障跳閘率居高不下，嚴(yán)重影響了供電企業(yè)優(yōu)質(zhì)服務(wù)形象。探討在現(xiàn)有配電骨架網(wǎng)絡(luò)和電氣設(shè)備的基礎(chǔ)上，利用較少的資金投資和設(shè)備升級改造，降低配電線路故障跳閘率的技術(shù)措施。

10kV配網(wǎng)系統(tǒng)作為供電系統(tǒng)的最后的環(huán)節(jié)，它是供電系統(tǒng)與用戶連接的“過渡地帶”，所起的作用是非常關(guān)鍵的。它的運行好壞直接關(guān)系到用戶的用電水平，那么如何有效提高10kV配電網(wǎng)的供電可靠性是我們必須解決的問題之一。這關(guān)系到配電過程的各個環(huán)節(jié)，包括電網(wǎng)設(shè)備、人員技術(shù)水平和管理水平等等。

2. 10kV線路故障跳閘主因分析

隨著近年電網(wǎng)投資的加大，10kV配電線路設(shè)備可靠性大大加強，特別是10kV配網(wǎng)干線的運行可靠性得到極大的提高，但搭伙于主干網(wǎng)的用戶設(shè)備由于設(shè)備老舊、選型差、維護(hù)不力等因素，運行可靠性較低。據(jù)近年開平市區(qū)配網(wǎng)故障跳閘統(tǒng)計分析，用戶設(shè)備故障造成線路跳閘的比例超過50%，是配網(wǎng)線路故障跳閘的主要原因。

因此，提高 10kV 配網(wǎng)線路運行可靠性，降低故障跳閘率，除加強運行維護(hù)和防外力破壞外，應(yīng)重點以降低用戶設(shè)備故障引起主網(wǎng)跳閘入手。下面重點分析用戶設(shè)備接入主干網(wǎng)的方式，由此選擇隔離用戶設(shè)備故障的物理方式。

從用戶設(shè)備接入主干網(wǎng)的結(jié)構(gòu)看，用戶設(shè)備未采取任何保護(hù)措施，直接由電源搭伙點接入主干網(wǎng)，這種結(jié)構(gòu)在早期投運的線路，特別是老城區(qū)比較普遍，是造成用戶設(shè)備故障直接波及主網(wǎng)的主要原因。市區(qū)早期電纜化改造的線路段，采用了分支箱串連方式供電，用戶電纜由分支箱硬搭接進(jìn)入配電室，何用戶設(shè)備短路、 接地故障將直接引起主干線路跳閘。另外，在城郊結(jié)合部，采用硬搭接方式搭接在城網(wǎng)上的部分支線，由于主供農(nóng)村或山區(qū)，故障率也比較高，也是引起主網(wǎng)跳閘的一個因素。

線路故障跳閘后，隔離故障線路段，恢復(fù)非故障線路段供電是當(dāng)務(wù)之急。由于缺乏有效的故障定位技術(shù)手段，配網(wǎng)故障定位仍采用原始的故障查找方法。線路出現(xiàn)故障時，由運行維護(hù)人員首先對全線展開巡視，查看是否有避雷器爆炸、樹障、電纜頭燒傷，用戶設(shè)備異響等明顯的故障原因；未查找到明顯故障原因情況下，采用分段試送的方式確定故障位于那個線路段，然后再逐一排查。一般架空線路故障的定位約需 3h 以上，電纜故障的定位約需 5h 以上。配網(wǎng)線路的故障查找難、定位難影響優(yōu)質(zhì)服務(wù)的一大因素，因此，迫切需要探索一套新的行之有效的方法，降低主干線路跳閘率，快速定位故障點，提升優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平。

3.國內(nèi)現(xiàn)有配電線路故障定位、隔離技術(shù)

由于10kV配網(wǎng)線路短、分支多，電容電流大等特點，成熟的輸電線路保護(hù)技術(shù)無法在配電線路中使用，10kV配網(wǎng)線路的故障定位、隔離技術(shù)仍處于探索階段。目前，國內(nèi)10kV配網(wǎng)線路保護(hù)技術(shù)主要有以下幾種：

3.1 人工隔離方式

變電站出線開關(guān)設(shè)電流速斷及過電流保護(hù)，線路分段和聯(lián)絡(luò)開關(guān)不設(shè)保護(hù)功能。線路發(fā)生短路故障后變電站出線開關(guān)保護(hù)動作切除線路，重合閘動作一次。如果是永久性短路故障，再次切除線路。線路運行人員逐個拉開分段開關(guān)對線路試送電，逐一排查，來判斷故障所在的線路段。

3.2 基于電流、時間原理的饋線故障隔離技術(shù)

架空配電線路柱上開關(guān)帶過電流脫扣線圈，按照電流保護(hù)整定的原則，對各開關(guān)確定保護(hù)定值。線路發(fā)生短路故障后，各開關(guān)按定值開斷故障。

如圖 1，當(dāng)支線1#開關(guān)后發(fā)生短路故障時，短路電流急劇增大，超過支線 1#開關(guān)過電流保護(hù)整定值，支線1#開關(guān)跳閘，隔離支線故障不影響主干線路正常供電。

圖 1

3.3 裝設(shè)分界負(fù)荷開關(guān)的故障隔離方式

分界負(fù)荷開關(guān)主要用于分支線或用戶搭伙點，用于隔離分支線或用戶故障。分界負(fù)荷開關(guān)內(nèi)置電壓互感器、電流互感器和 CPU，故障跳閘時帶有電壓判斷和故障記憶，具備跳閘閉鎖功能。其主要功能是：

（1）支線或用戶設(shè)備發(fā)生單相接地故障時，開關(guān)過流保護(hù)動作，分界開關(guān)自動分閘，隔離故障線路，不影響其他線路的供電；

（2）支線或用戶設(shè)備發(fā)生相間短路故障時，分界開關(guān)在變電站出線開關(guān)保護(hù)跳閘后立即分閘并閉鎖，變電站重合后，由于故障線路已隔離，干線及其他分支用戶迅速恢復(fù)供電。

3.4 配網(wǎng)自動化模式

基于計算機和通信技術(shù)的配網(wǎng)自動化模式，利用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)比較電網(wǎng)中各開關(guān)元件是否通過短路電流判斷電網(wǎng)故障點.改變了用傳統(tǒng)的保護(hù)配合方法來判斷電網(wǎng)故障；簡化了繼電保護(hù)計算，無需各開關(guān)元件按電流大小、時間級差進(jìn)行保護(hù)配合，故障定位、隔離及非故障區(qū)的恢復(fù)供電快速準(zhǔn)確，是最適合配電線路保護(hù)的方案，但所需投資較大。

4.降低配電網(wǎng)故障跳閘率的方式選擇

4.1 人工隔離方式

由于人工隔離方式故障定位需分段試送、逐一排查確定故障點，故障查找難、耗時長，需采用新的技術(shù)手段降低線路跳閘率和提高故障定位、隔離的效率。

4.2 基于電流、時間原理的饋線故障隔離技術(shù)

某市區(qū)配網(wǎng)柱上開關(guān)采用的是華儀的真空斷路器，帶過流脫鉤裝置，具備實施這一技術(shù)的硬件條件。但由于配電網(wǎng)絡(luò)線路短，分支多，各柱開保護(hù)整定級差配合十分困難。而且，柱開所帶的電流互感器的測量精度及開關(guān)動作時間等對保護(hù)動作的選擇性影響較大，線路故障時越級跳閘較為普遍，判斷故障的準(zhǔn)確性、可靠性比較差。同時，采用該技術(shù)還容易造成送電或電流沖擊時過流脫鉤裝置誤動作，因此，該市區(qū)配網(wǎng)線路取消了柱上開關(guān)過流脫鉤保護(hù)。

4.3 基于電壓、時間原理保護(hù)配合的饋線故障隔離技術(shù)

該技術(shù)需要將柱上開關(guān)全部更換為重合器，利用重合器的重合閘功能隔離故障，判斷故障的準(zhǔn)確性、可靠性較好。但該技術(shù)要求變電站開關(guān)連續(xù)多次重合閘，增加了開關(guān)開斷短路電流的負(fù)擔(dān)；同時用戶設(shè)備短時間內(nèi)重復(fù)停電、送電，對設(shè)備的沖擊電流較大，易造成用戶設(shè)備損壞引起糾紛。另外，該技術(shù)需大批量更換柱上開關(guān)設(shè)備，一次投資很大，因此該技術(shù)仍然不是理想的方案。

4.4 裝設(shè)分界負(fù)荷開關(guān)的故障隔離方式

在故障跳閘原因分析中提到，城網(wǎng)線路的故障跳閘絕大部分是由用戶設(shè)備或支線引起。因此，在用戶設(shè)備和支線搭伙點裝設(shè)故障隔離設(shè)備，避免用戶設(shè)備故障波及主網(wǎng)，是減少線路故障跳閘率，提高供電可靠性的經(jīng)濟可行的辦法。配網(wǎng)在綜合考慮各方面因素的情況下， 按成本最經(jīng)濟的原則在 10kV 線路搭伙點采用以下方式隔離故障：

（1）小容量用戶設(shè)備搭伙點采用高壓絲具隔離用戶設(shè)備容量在 1600kV 安及以下的，搭伙點采用加裝絲具的辦法隔離故障。由于高壓絲具具有成本低、故障電流切斷快的特點，能有效降低用戶設(shè)備故障直接波及主網(wǎng)的故障跳閘率。在用戶設(shè)備故障后，可以直接從絲具短線判斷故障點，也便于故障點查找。

（2）支線、大容量用戶設(shè)備搭伙點采用分界負(fù)荷開關(guān)隔離故障支線、用戶設(shè)備容量在 1600kV 安以上的，由于絲具容量限制不再適用，根據(jù)分界負(fù)荷開關(guān)產(chǎn)品特點，搭火點采用加裝分界負(fù)荷開關(guān)的方式隔離故障。分界負(fù)荷開關(guān)只在支線或用戶搭伙點裝設(shè)，不能作為主干線分段開關(guān)，也不能串連使用。支線或用戶設(shè)備故障后，可以從負(fù)荷開關(guān)跳閘標(biāo)志判斷，利于查找故障。

4.5提高線路重合成功率

從提高供電可靠性角度來看，變電站內(nèi)10kV出線斷路器均應(yīng)配置重合閘裝置；對于配置重合閘并正常投入的線路要加強重合閘裝一置的定檢及維護(hù)，對于線路或負(fù)荷原因未投重合閘裝置的線路應(yīng)妥善解決問題恢復(fù)重合閘的正常運行。

5.結(jié)束

針對配電網(wǎng)的特點，參考國內(nèi)目前應(yīng)用較多的饋線保護(hù)技術(shù)，配網(wǎng)采用了在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，在支線和用戶設(shè)備搭伙點上裝設(shè)絲具或分界負(fù)荷開關(guān)的方式，達(dá)到減少10kV線路故障跳閘和提高故障查找效率的目的，是較為經(jīng)濟可行的辦法。

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