陳余，董濤，趙海波，趙彪，張偉，楊建康，王科

（1.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司大理供電局，云南 大理 671000；2. 云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，昆明 650217；3. 云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司大理鶴慶供電局，云南 鶴慶 671500；4. 云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司紅河石屏供電局，云南 石屏 662200）

0 前言

某電力線路特點(diǎn)是：線路長(zhǎng)、輻射廣、分支多、以裸線為主[1-3]。云南樹(shù)木生長(zhǎng)茂盛、雷電頻繁、局部大風(fēng)、溫差大，線路跨越海拔變化大，處高原山地、峽谷地形等復(fù)雜環(huán)境。另一方面，10 kV配網(wǎng)線路自動(dòng)化程度低，故障指示器也沒(méi)有大面積輻射安裝，發(fā)生故障后還是需要人工全線查找，勞動(dòng)強(qiáng)度繁重。

目前10 kV架空線路故障查找多數(shù)采用“二分法”，從變電站出線開(kāi)關(guān)處逐級(jí)斷開(kāi)、分段試送，或利用絕緣搖表逐級(jí)測(cè)試結(jié)合人工登桿檢查。主要存在以下缺點(diǎn)：分段試送較繁瑣，分支越多越麻煩，不容易精確定位，且試送電風(fēng)險(xiǎn)較高；搖表容量有限，要將線路反復(fù)多次切割后逐段測(cè)試，且對(duì)高阻接地、內(nèi)部接地故障和較長(zhǎng)線路測(cè)試效果不佳，搖表的測(cè)試結(jié)果難以判斷線路的狀態(tài)。人工登桿檢查耗時(shí)耗力，伴有潛在的高墜風(fēng)險(xiǎn)[4-6]。

1 故障查找和判定儀器功能

10 kV架空線路故障以相間短路出口開(kāi)關(guān)跳閘啟動(dòng)，瞬時(shí)故障重合后恢復(fù)，永久故障重合后跳開(kāi)或分段隔離，故障排查一般從相地絕緣入手[7]。

現(xiàn)從目前市面上純架空線路故障查找和判定的主流儀器設(shè)備：故障查找儀、直流試送儀、故障查找儀與直流試送二合一儀器進(jìn)行技術(shù)分析。

1.1 故障查找儀

1.1.1 技術(shù)原理

故障查找儀又稱故障定位儀，其技術(shù)原理是線路發(fā)生接地故障，在停電不做安全接地工況下，高壓信號(hào)源向故障線路注入一定功率的正弦波信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)接地點(diǎn)流向大地，最終回到信號(hào)源接地處，即信號(hào)源、線路、接地點(diǎn)和大地之間形成回路，通過(guò)電流鉗表在線路任意位置檢測(cè)該信號(hào)的存在與否，判斷故障點(diǎn)的方向與故障相別[8]。故障查找儀是由高壓信號(hào)源（主機(jī)）、電流檢測(cè)儀、電流檢測(cè)器三部分組成。

1）高壓信號(hào)源（主機(jī)）：在故障線路停電狀態(tài)下，該裝置向10 kV故障線路注入檢測(cè)信號(hào)，用以檢測(cè)接地故障。

2）電流檢測(cè)儀：為手持可移動(dòng)測(cè)量裝置，檢測(cè)異頻電流信號(hào)用于定位單相接地點(diǎn)。

3）電流檢測(cè)器：用于接收并顯示信號(hào)采集器發(fā)送異頻電流、負(fù)荷電流和鉗表電壓及本機(jī)電壓等測(cè)量數(shù)據(jù)，確定故障點(diǎn)方向及位置。

圖1 故障查找儀技術(shù)原理

1.1.2 技術(shù)分析

1）信號(hào)輸出：由于高壓直流信號(hào)、高壓50 Hz工頻信號(hào)會(huì)對(duì)電流采集信號(hào)有干擾，而高壓高頻信號(hào)會(huì)受線路分布電容的影響，導(dǎo)致功耗加大。高壓低頻信號(hào)會(huì)受電源變壓器磁芯截面影響，導(dǎo)致裝置重量增大。因此故障查找儀輸出信號(hào)以高壓異頻（接近50 Hz）的正弦波電壓信號(hào)為宜。

2）參數(shù)選擇：查找故障都在戶外，使用電池供電，便于攜帶和移動(dòng)；輸出電壓盡量接近運(yùn)行工況，采集判據(jù)的電流信號(hào)不能太弱，否則難以識(shí)別“軟故障”，難以區(qū)分電容的“泄露”影響。據(jù)此故障查找儀的參數(shù)范圍應(yīng)為：功耗百瓦級(jí)，輸出電壓3～6 kV，信號(hào)頻率非50 Hz，電流百mA級(jí)并盡可能大，電流采集精度mA級(jí)，內(nèi)部阻抗百kΩ級(jí)以內(nèi)[9]，電池供電能持續(xù)工作時(shí)間一天以上。

3）判據(jù)分析：對(duì)故障線路三相同時(shí)施加高壓異頻正弦波信號(hào)，判斷注入點(diǎn)兩側(cè)A、B、C三相電流之和等于注入信號(hào)的電流值，通過(guò)橫向比較，三相電流相差較小時(shí)可基本判斷該方向無(wú)故障，若某一相與其余兩相的電流值差異較大時(shí)則可判斷為故障相，采用二分法逐步逼近故障點(diǎn)。

故障查找儀的優(yōu)勢(shì)在于：對(duì)于單相接地中的軟故障有效；無(wú)需解開(kāi)引流線；無(wú)需斷開(kāi)分支線開(kāi)關(guān)或拉開(kāi)臺(tái)區(qū)中配變的高壓熔斷器；通過(guò)絕緣桿操作，無(wú)需登桿；利用大容量電池電源，整體裝置便攜，易于戶外持久使用；裝置還可利用一組或多組信號(hào)采集接收器，可進(jìn)一步提高查找速度。

1.2 直流試送儀

1.2.1 技術(shù)原理

應(yīng)用直流試送的方法，對(duì)配電線路施加一個(gè)與運(yùn)行電壓等效的對(duì)線路無(wú)破壞的電壓，得出一個(gè)定性結(jié)果，判斷線路是否滿足送電條件[10]。

圖2 直流試送儀技術(shù)原理

1.2.2 技術(shù)分析

1）信號(hào)輸出：裝置輸出為高壓直流信號(hào)。

2）參數(shù)選擇：10 kV線路的相電壓的有效值5.77 kV，最大值約為8.13 kV。而根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，配電線路無(wú)論長(zhǎng)短和天氣情況，泄漏電流從未超過(guò)100 mA[11]。因此裝置的參數(shù)范圍應(yīng)為：功耗不超過(guò)kW，輸出電壓8 kV，輸出電流0-100 mA為宜；應(yīng)使用大容量電池供電，便于配網(wǎng)線路戶外試送工作。

3）判據(jù)分析：通過(guò)直流發(fā)生器能輸入8 kV直流電壓，判定此段線路正常；直流輸入過(guò)程中，保護(hù)動(dòng)作，判定此段線路有故障。

直流試送儀判別方法簡(jiǎn)單直觀，但是只能定性判斷線路有無(wú)接地故障，不能實(shí)現(xiàn)故障定位，若要判斷線路的接地故障相位，還需要斷開(kāi)變壓器；且裝置功耗較大，需要外接電源。

1.3 直流試送與故障查找二合一儀器

兼具直流高壓輸出與異頻正弦波輸出特點(diǎn)，其電流采集裝置具備交直流信號(hào)采集功能，在故障判斷時(shí)，可依據(jù)直流、交流兩種工況進(jìn)行綜合判斷，準(zhǔn)確率較高。

可利用直流試送功能對(duì)線路進(jìn)行定性測(cè)試，判斷是否存在永久性故障；對(duì)存在永久性故障的線路采用故障查找功能進(jìn)行故障定位，對(duì)特殊故障情況可采用直流故障定位輔助判斷；對(duì)故障隔離、處理后再用直流試送功能判斷是否具備送電條件，綜合使用提升配網(wǎng)線路故障查找及恢復(fù)的效率。

1.4 儀器對(duì)比分析

三種故障查找儀器的技術(shù)對(duì)比見(jiàn)表1，通過(guò)對(duì)比可以看出二合一儀器兼具故障查找儀和直流試送儀的功能，且重量只比直流試送儀重2 kg，具有較強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

表1 三種故障查找儀器技術(shù)對(duì)比

2 二合一儀器測(cè)試應(yīng)用

某局10 kV線路故障跳閘，采用直流試送功能對(duì)線路進(jìn)行判斷故障，僅能升壓至800 V，說(shuō)明線路故障未消除。

圖3 某局10 kV線路故障查找圖

采用故障查找功能，在線路中段①點(diǎn)處注入交流高壓異頻信號(hào)，負(fù)荷側(cè)三相電流遠(yuǎn)大于電源側(cè)三相電流，說(shuō)明故障在負(fù)荷側(cè)，疑為三相短路接地故障或線路整體絕緣偏低，繼續(xù)往負(fù)荷側(cè)查找故障。

在②點(diǎn)處注入交流高壓異頻信號(hào)，負(fù)荷側(cè)三相電流仍遠(yuǎn)大于電源側(cè)三相電流，說(shuō)明故障仍在負(fù)荷側(cè)，繼續(xù)往負(fù)荷側(cè)查找故障。

在③點(diǎn)處注入交流高壓異頻信號(hào)，此處有2個(gè)分支，在主線上注入電流，分支1電流三相均為3 mA；分支2電流三相均為6 mA。主線電源側(cè)電流三相均為25 mA；主線負(fù)荷側(cè)電流三相均為45 mA。兩個(gè)分支的電流較小，主線負(fù)荷側(cè)電流較大，說(shuō)明分支1和分支2無(wú)故障，繼續(xù)往負(fù)荷側(cè)查找故障。

在④點(diǎn)出測(cè)量交流高壓異頻信號(hào)，此處有1個(gè)分支，分支電流三相均為40 mA；主線負(fù)荷側(cè)電流為A：10 mA、B：8 mA、C：9 mA，分支電源遠(yuǎn)大于主線電流，說(shuō)明故障就在此處的分支上。

繼續(xù)測(cè)量④處分支線的電流值，沿線巡視發(fā)現(xiàn)在該分支#4桿和#5桿之間有樹(shù)枝搭在線路上，造成三相接地故障。排除故障后，采用直流試送功能對(duì)線路直流試送，電壓加到8 kV無(wú)異常，說(shuō)明故障已消除，具備送電條件。申請(qǐng)對(duì)線路送電，送電成功。

該線路總長(zhǎng)約80 km，帶配電變壓器負(fù)荷約50臺(tái)，此次故障查找用時(shí)4小時(shí)。

3 結(jié)束語(yǔ)

故障查找儀能對(duì)線路金屬接地、高阻接地快速查找定位，縮小故障查找區(qū)域；直流試送儀使用簡(jiǎn)單方便，直觀的反映線路故障情況；二合一儀器兼具兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，兩種功能互為補(bǔ)充，綜合使用可提升故障查找效率、減輕搶修人員的工作強(qiáng)度。