聶鵬高，孫政樑，焦政國，馬立博，黃子恩

（國網(wǎng)北京市電力公司檢修分公司，北京 豐臺100073）

1 220kV霍七二線線路故障

1.1 220 kV霍七二線線路故障概述

2021年1月7 日6:58，220 kV霍七二線線路跳閘，經(jīng)核實該故障位于七家莊終端站內(nèi)，為霍七二線A相電纜終端故障，故障導(dǎo)致霍七二線B相終端、A相避雷器瓷裙損傷；霍七一線A相終端、A相避雷器瓷裙損傷。故障現(xiàn)場情況如圖1所示。故障當(dāng)日夜間最低氣溫為-21℃。

圖1 霍七二線A相電纜終端絕緣子凝固

220 kV霍七二線架空段線路全長5.8 km，起于220 kV霍南變電站，終于七家莊電纜終端，資產(chǎn)屬國網(wǎng)北京檢修公司，物理桿塔18基。

1.2 220 kV霍七二線線路故障分析

通過對電纜終端進行解體試驗以及仿真分析，得知：

電纜主絕緣發(fā)生徑向擊穿，故障點對應(yīng)應(yīng)力錐上端部位置；

絕緣油凝固后，應(yīng)力錐與絕緣油界面間隙場強集中，形成向金屬錐托放電的擊穿通道；

是日夜間溫度最低為-21℃，廠家選用硅油型號不適用于低溫環(huán)境為本次硅油凝固原因。

綜上所述，本次故障原因為絕緣油凝固后，應(yīng)力錐上端部位置電場畸變，同時應(yīng)力錐外表面絕緣電阻急劇降低，與金屬錐托之間形成放電通路，最終導(dǎo)致故障發(fā)生。

2 故障判定及區(qū)間定位

2020年11月29 日，在霍七二線#1、#18桿塔安裝了輸電線路非接觸式故障診斷終端，安裝示意圖如圖2所示。

圖2 霍七二線安裝非接觸式故障診斷終端示意圖

2.1 故障判定及故障原因分析

輸電線路監(jiān)測終端于2021年1月7日6:58:26，在霍七一二線上監(jiān)測到工頻分閘電流波形，波形中故障電流增大約2個周期后歸零，符合線路發(fā)生故障時工頻電流特征，因此系統(tǒng)判斷霍七一二線于2021年1月7日6:58:26，發(fā)生跳閘故障。

根據(jù)系統(tǒng)記錄的電流波形，故障時刻電流行波波尾持續(xù)時間大于20 μs，符合非雷擊特征。因此，此次霍七二線故障性質(zhì)確定為非雷擊故障。

2.2 故障區(qū)間定位

通過分析1#、18#桿塔安裝的故障診斷裝置收到的行波時間，可判斷霍七二線故障發(fā)生的故障區(qū)間，從而定位故障的具體位置。

圖4 18#桿塔故障診斷裝置高頻電流波形圖

如圖3～圖5所示，故障跳閘時刻故障點電流行波從故障點傳至#1桿塔故障診斷裝置的時間為6:58:26.020327，行波從故障點傳至#18桿塔故障診斷裝置的時間為6:58:26.020292，兩者時間差為35 μs?；羝叨€#1桿塔與#18桿塔的距離為5.8 km，由此，可計算得出故障點距離#2桿塔5570 m，約等于#16桿塔到#1桿塔的距離，因此，此次霍七二線故障點為于霍七二線#16桿塔附近，如圖6所示。

圖3 1#桿塔故障診斷裝置高頻電流波形圖

圖5 故障診斷裝置高頻電流波形圖

圖6 故障點判斷示意圖

3 診斷系統(tǒng)誤差分析

由故障巡視結(jié)果可知，霍七二線跳閘故障的實際故障點位于七家莊電纜終端，霍七二線18#桿塔處，非接觸式故障診斷系統(tǒng)判斷的故障點為霍七二線16#桿塔處。診斷系統(tǒng)與實際存在誤差，定位誤差為2基桿塔，誤差距離為155 m。

3.1 故障區(qū)間判斷錯誤原因

傳統(tǒng)的接觸式故障定位裝置通過工頻短路電流判斷故障區(qū)間，當(dāng)兩監(jiān)測終端監(jiān)測到的故障電流極性相反時，判定故障位于區(qū)間內(nèi)，反之位于區(qū)間外。非接觸式故障監(jiān)測裝置監(jiān)測的故障電流為安裝點三相電流產(chǎn)生磁場的疊加，波形特征與裝置離導(dǎo)線距離、導(dǎo)線排列方式以及裝置相對三相導(dǎo)線之間的空間位置有關(guān)，測量到的霍七二線故障工頻波形如圖7所示。

圖7 霍七二線#1、#18故障裝置工頻電流對比

由于故障工頻未呈現(xiàn)出標(biāo)準(zhǔn)的極性相同特征，而是存在明顯的相移，為謹慎起見，未采用工頻電流判斷故障區(qū)間的方法，而僅采納行波定位的結(jié)果判斷故障點。

3.2 故障點定位誤差原因

故障點判斷時，選擇的波頭如圖8紅線所示，計算結(jié)果判定故障點位于#16桿塔附近。

圖8 故障點判斷行波波頭選取

實際波頭標(biāo)注應(yīng)如圖9所示，此時，計算故障點時，故障點位于霍七二線#18桿塔附近。當(dāng)采用行波定位的方法判斷故障點位置時，產(chǎn)生了2基桿塔偏差，分析誤差的原因在于行波的波頭選取存在了偏差。由于波形主波存在一定的分叉和毛刺，在波頭識別和選取時有一定的誤差，因此在故障點計算時，產(chǎn)生了定位偏差。

圖9 故障點判斷行波波頭正確選取

綜上所述，非接觸式故障診斷系統(tǒng)在霍七二線故障點定位錯誤的原因如下：

非接觸式裝置監(jiān)測的工頻電流波形（實際為三相合成磁場）與導(dǎo)線排列、裝置與三相導(dǎo)線之間的相對位置有關(guān)，因此，工頻電流極性與故障區(qū)間的特征關(guān)系不如接觸式監(jiān)測裝置明顯，本次故障中未采用區(qū)間定位，僅采用了行波定位；

由于本次霍七二線故障點位于架空、電纜混架處，行波波頭存在一定的分叉和毛刺，波頭的標(biāo)記存在一定的誤差，造成故障點定位產(chǎn)生了兩基塔距離的偏差。

4 結(jié)論與展望

近年來，隨著行波故障測距理論的不斷完善與更新，基于該原理的架空輸電線路故障檢測裝置種類越來越多，按照安裝位置可分為接觸式和非接觸式。架空輸電線路故障點定位具有一定的綜合性，采用故障行波的方法可有效提高故障判定的準(zhǔn)備性，同時可明確故障類型，具有實用性和準(zhǔn)確性。對架空輸電線路故障判定及故障定位具有一定的指導(dǎo)意義。但同時由于該故障診斷系統(tǒng)具有一定的局限性，還存在故障定位精確度不足的問題，仍須要巡視人員現(xiàn)場判定故障點，并進行故障點確定，系統(tǒng)具有很大的改進空間。

隨著經(jīng)濟發(fā)展，北京地區(qū)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)將不斷完善，縮短故障停電時間變得尤為重要。該非接觸式故障檢測裝置，區(qū)別于接觸式故障檢測裝置，不能簡單憑兩故障工頻波形極性相同或相反與否判定故障區(qū)間，在后續(xù)故障區(qū)間判斷時，可通過判斷首波極性相同或相反來判定故障區(qū)間。

后續(xù)，可利用輸電線路故障數(shù)據(jù)庫，校驗歷次非接觸故障檢測裝置首波極性與故障區(qū)間的相關(guān)性，從而準(zhǔn)確地判定故障區(qū)間，進一步提高該系統(tǒng)對輸電線路故障定位的準(zhǔn)確性。