田李緣

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司韶關(guān)供電局，廣東 韶關(guān) 512000）

0 引言

10kV 配網(wǎng)投入使用后，一般會(huì)因?yàn)樘l與接地等問(wèn)題，導(dǎo)致線路無(wú)法正常工作，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)整體運(yùn)行的穩(wěn)定性、供電品質(zhì)。而若要盡可能解決故障帶來(lái)的安全問(wèn)題，就應(yīng)優(yōu)化線路運(yùn)行的效果，通過(guò)快速查找鎖定故障，縮短停電時(shí)長(zhǎng)。

1 10kV 配網(wǎng)線路故障查找原則

查找線路故障過(guò)程中首要考慮的是技術(shù)員的人身安全，在此前提下盡可能維護(hù)配電網(wǎng)與設(shè)施的可用性，采取標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的查找方式，快速鎖定線路故障的形成原因，及時(shí)除障，以免波及到其他線路，在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)供電。在故障查找環(huán)節(jié)中，應(yīng)當(dāng)主干線為先，分支線在后。在日常巡查中未出現(xiàn)異常的線路，應(yīng)先將分支線的斷路裝置斷開(kāi)，進(jìn)行試運(yùn)行送電，逐一排查恢復(fù)無(wú)異常的線路。實(shí)踐中，對(duì)于接地故障定位，永久類(lèi)故障點(diǎn)能采取上述的工作流程，先鎖定故障線路，之后再結(jié)合可能發(fā)生的誘因與環(huán)境條件進(jìn)一步細(xì)化鎖定。但在瞬時(shí)類(lèi)的故障定位中，僅能通過(guò)全線排查的方式處理。總之，相應(yīng)的工作原則包括：首先，利用科學(xué)、高效查找方式，鎖定故障與成因、類(lèi)型、具體點(diǎn)位等，而為預(yù)防工作人員與路過(guò)行人遭遇危險(xiǎn)，所以要確保隔離處理的效率。其次，確認(rèn)故障成因與所在點(diǎn)位后，盡量控制因?yàn)楣收喜暗耐ｋ妳^(qū)域和實(shí)際損失。最后，先解決主干線的問(wèn)題，而后逐段排查分支線[1]。

2 10kV 配網(wǎng)線路故障的查找技巧

在配網(wǎng)中的故障主要有三個(gè)大類(lèi)，即接地、短路、斷線。其中，接地故障的誘因包括繞組單相絕緣問(wèn)題、比例裝置與熔斷裝置的絕緣性能下降、閃絡(luò)與極端天氣等。具體故障表現(xiàn)是變電站處顯示母線的電壓接地相極小，其余電壓數(shù)值較大，與線電壓相近。而短路故障主要分成瞬時(shí)類(lèi)與永久類(lèi)。斷線故障則一般是由雷擊以及其他外力導(dǎo)致的。下文分別針對(duì)幾個(gè)故障類(lèi)型的查找技巧加以概述。

2.1 接地故障

由于導(dǎo)致接地故障的原因較多，例如絕緣擊穿、外力影響等，接地故障是配網(wǎng)線路最常見(jiàn)的故障類(lèi)型。如今，變電站配備消弧線圈的測(cè)控裝置可實(shí)時(shí)采集線路中的容流與殘流，支持報(bào)警接地故障。但在接地故障位置確定中，還是依賴(lài)技術(shù)員逐個(gè)排查。根據(jù)相關(guān)的查找工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在出現(xiàn)接地故障后，應(yīng)盡快著手于兩項(xiàng)工作，一方面，派遣專(zhuān)業(yè)技術(shù)員沿線實(shí)施排查，著重檢查桿塔架線的位置，以及周?chē)懈叽髽?shù)木、電線轉(zhuǎn)角與“T”銜接區(qū)域。另一方面，在變電站的配電室中，需針對(duì)與故障點(diǎn)有關(guān)的避雷裝置、套管與跌落保險(xiǎn)等絕緣性能下降現(xiàn)象發(fā)生概率高的部分，實(shí)施針對(duì)性排查。假設(shè)上述兩個(gè)部分未找到異常問(wèn)題，便應(yīng)準(zhǔn)備逐個(gè)拉開(kāi)短路裝置，實(shí)施全面排查，在此期間主要利用兆歐表對(duì)絕緣性與登桿加以排查，確認(rèn)發(fā)生故障的具體位置。

2.2 短路故障

實(shí)施線路巡檢之前，應(yīng)結(jié)合變電站熔斷裝置保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)，得出簡(jiǎn)單判斷結(jié)果。假設(shè)處于電流速斷的保護(hù)狀態(tài)，應(yīng)當(dāng)能判斷出故障通常是兩相及三相短路造成，實(shí)際點(diǎn)位應(yīng)當(dāng)是主干線或是距離變電站較近的位置。假設(shè)是過(guò)電流的保護(hù)狀態(tài)，通常是非金屬性與分支線處短路造成。倘若是電流速斷以及過(guò)流一同動(dòng)作，故障點(diǎn)通常是在中段區(qū)域。在初步判斷后，根據(jù)相應(yīng)結(jié)果，安排實(shí)地巡檢。假設(shè)在10kV 配網(wǎng)中全部沒(méi)有配備斷路裝置保護(hù)，就應(yīng)根據(jù)主干線各分段與分支線上斷路裝置有無(wú)跳閘進(jìn)行判斷。其中跳閘對(duì)應(yīng)線路是故障區(qū)域，結(jié)合引發(fā)短路故障的各類(lèi)原因，逐個(gè)排查，直至確定故障點(diǎn)。如果是架空線，已經(jīng)配備短路故障的指示裝置，技術(shù)員能直接根據(jù)設(shè)備所示內(nèi)容，快速鎖定故障。特別要強(qiáng)調(diào)的是，在線路發(fā)生短路故障中，有關(guān)技術(shù)員需在鎖定異常點(diǎn)位之后，鑒于故障電流經(jīng)過(guò)的區(qū)域容易受其影響。所以，技術(shù)員不僅需檢查故障點(diǎn)對(duì)應(yīng)電源側(cè)的線路情況，還需查看配電網(wǎng)絡(luò)中相對(duì)薄弱區(qū)域的運(yùn)行狀態(tài)。

2.3 斷線故障

配網(wǎng)出現(xiàn)斷線故障后，應(yīng)先確定故障類(lèi)型，即永久性或者暫時(shí)性。而對(duì)于斷線故障，可借助測(cè)量故障距離的方式實(shí)現(xiàn)快速查找，如果架空電線出現(xiàn)永久類(lèi)的斷路，技術(shù)員即使在變電站中，也能通過(guò)相應(yīng)儀器確認(rèn)故障距離以及異常桿塔，繼而為搶修技術(shù)員快速查找提供信息，加快搶修速度。除上述幾種查找方式之外，實(shí)踐操作中，還有其他技巧支持快速鎖定故障點(diǎn)，主要分成三個(gè)環(huán)節(jié)，即確認(rèn)故障性質(zhì)、測(cè)距、定點(diǎn)。其中確認(rèn)故障形式，是結(jié)合當(dāng)前所知信息，得出故障具體屬于某類(lèi)異常。測(cè)距是利用專(zhuān)業(yè)設(shè)備，就近選擇線路中的某個(gè)段作為起始點(diǎn)，測(cè)量和故障點(diǎn)之間的距離，屬于“粗測(cè)”。定點(diǎn)就是基于粗測(cè)，利用放電聲測(cè)等方式，準(zhǔn)確鎖定異常點(diǎn)。配網(wǎng)現(xiàn)實(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)中，引起線路故障的因素較多，查找故障中不可完全根據(jù)所選方法的規(guī)定程序進(jìn)行，必須根據(jù)現(xiàn)實(shí)狀況，靈活運(yùn)用各類(lèi)技巧方式，盡可能縮短前期查找的周期[2]。

3 快速查找10kV 配網(wǎng)線路故障案例分析

以風(fēng)偏跳閘為例，這種線路故障發(fā)生后，其故障狀態(tài)并不穩(wěn)定，導(dǎo)致查找難度大。如今，個(gè)別配網(wǎng)線路保護(hù)由于不同的因素，出現(xiàn)未投重合閘的現(xiàn)象，風(fēng)偏故障出現(xiàn)后，技術(shù)鎖定難度大，難以迅速恢復(fù)波及到的區(qū)域送電，停電周期不得不延長(zhǎng)。相關(guān)技術(shù)員在沒(méi)有確定誘因與位置的情況下，即使通過(guò)打耐壓與搖絕緣的方式恢復(fù)送電，對(duì)應(yīng)區(qū)域同樣會(huì)在短期內(nèi)發(fā)生二次跳閘。對(duì)于已投重合閘部分，故障出現(xiàn)后能隨即完成重合閘，但故障問(wèn)題沒(méi)有徹底解決，還是容易出現(xiàn)多次跳閘，影響配網(wǎng)送電的穩(wěn)定性。這對(duì)電力公司的經(jīng)營(yíng)信譽(yù)有巨大危害，容易接到較多的投訴。

3.1 故障線路情況

某條線路在10kV 配網(wǎng)中，911 號(hào)開(kāi)關(guān)和35kV 變電站連接，是三條出線中的一個(gè)。此變電站利用35kV線和110kV 變電站連接。其中10kV 線路配有保護(hù)設(shè)備，還連接一個(gè)小水電，并且未投重合閘。此10kV 線路長(zhǎng)度超過(guò)43km，主干線達(dá)到31km，配備126 處桿，連接線徑是“LGJ-95”。其余是支線部分，包括分支線與次支線。整條線路沒(méi)有絕緣線。根據(jù)線路整體分布情況來(lái)看，連接主線的最長(zhǎng)分支線是本文主要討論的對(duì)象，下文稱(chēng)之為N 分支線。在線路眾多桿中，5 號(hào)桿負(fù)責(zé)對(duì)N分支線的控制，設(shè)置的速斷定值是200A；過(guò)流數(shù)值則為90A/0.1s。10 號(hào)桿是負(fù)責(zé)主干線的控制，相應(yīng)設(shè)定的速斷數(shù)值以及過(guò)流定植與前者一致。

3.2 跳閘故障分析

首先，保護(hù)跳閘記錄。上述提到的10kV 線路曾在不足兩個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，出現(xiàn)10 次AB 相間短路，引起過(guò)流動(dòng)作，對(duì)應(yīng)電流集中在40A 附近。其次，故障分支線。根據(jù)分支線控制開(kāi)關(guān)上的記錄數(shù)據(jù)能夠確定，故障都形成于N 分支線。在變電站911 出現(xiàn)跳閘的同時(shí)，N 分支線的控制開(kāi)關(guān)也發(fā)生跳閘，由此生成多條跳閘信息。電網(wǎng)管理系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)把故障信息以短信的形式，發(fā)送給搶修技術(shù)員。再次，錄波記錄。早在此次高頻率故障發(fā)生之前，出線變電站便經(jīng)過(guò)全面改造升級(jí)，35kV 變電站處配置錄波設(shè)備，借此記錄并查詢(xún)、分析每次跳閘故障發(fā)生中電流電壓信息。相關(guān)技術(shù)員根據(jù)錄波信息，同樣能判斷出是AB 相間短路，每次跳閘電流峰值都沒(méi)有太大偏差。上述信息能反映出保護(hù)設(shè)備動(dòng)作，并且電流電壓波形相差無(wú)幾。如果發(fā)生此種故障情況，基本上就能初步確定這些次線路異常的問(wèn)題相似性。最后，巡檢記錄。在本文所述的線路中，第九次跳閘發(fā)生，因?yàn)楣收宵c(diǎn)所在區(qū)域地形復(fù)雜、沒(méi)有故障指示裝置、可達(dá)性不高等問(wèn)題，技術(shù)員沒(méi)有準(zhǔn)確找到誘因與異常點(diǎn)。但在發(fā)生第十次故障之前，巡檢技術(shù)員遭遇大風(fēng)，同時(shí)得到跳閘故障的通知。根據(jù)該巡檢情況，誘因是風(fēng)偏的概率較高。而為證明此猜想，查詢(xún)故障發(fā)生當(dāng)日的天氣，由此發(fā)現(xiàn)故障線路區(qū)域每次跳閘當(dāng)日，均出現(xiàn)明顯的降溫情況。而所在地區(qū)降溫同時(shí)，通常會(huì)隨之出現(xiàn)大風(fēng)與降水的情況。種種信息證明，跳閘故障由風(fēng)偏造成的可能性有所提高[3]。

圖1 線路接線

3.3 故障數(shù)據(jù)建模

在初步確定是風(fēng)偏跳閘，所以基本上能確認(rèn)故障是金屬類(lèi)短路，根據(jù)上級(jí)供電信息，就能鎖定故障位置。而后借助實(shí)地排查巡檢，進(jìn)一步細(xì)化誘因與故障。為簡(jiǎn)化分析難度，將11kV 站電源供應(yīng)無(wú)限值，由此就能忽略所有相關(guān)的電阻。結(jié)合圖2 所示，E 是指沒(méi)有限值的電源；Xt1 與Xt2 是110kV 變電站的兩個(gè)主變對(duì)應(yīng)等效串聯(lián)電抗；RL 與XL 分別是35kV 中甲乙線路的電阻、電抗；XT35 是35kV 線路中乙變對(duì)應(yīng)等效串聯(lián)電抗；RLGJ 與XLGJ 則是經(jīng)過(guò)折算處理后，從變電站到10kV 故障位置的等效電阻與電抗。本線路有關(guān)設(shè)備技術(shù)參數(shù)包括：110kV1 號(hào)主變，短路阻抗是10.01%、容量20MVA；2 號(hào)主變，短路阻抗為10.16%、容量為31.5MVA；在35kV 的甲乙線中，全長(zhǎng)超過(guò)10km、每千米電阻是0.35Ω、每千米阻抗為0.37Ω；35kV 乙變主變，其額定電壓最大與最小值分別是35kV 與10.5kV、短路阻抗為6.3%、容量是MVA。把所有參數(shù)都折算在38.5kV 級(jí)別上，確定相關(guān)等效參數(shù)。

圖2 單相等效電路

結(jié)合保護(hù)裝置與錄波器輸出信息，AB 相間短路的電流數(shù)值在40A 附近，而CT 變比是200/5，由此確定得到一次值是1600A，換算到38.5kV 級(jí)別，相應(yīng)電流約為436.36A。結(jié)合兩相短路電流的計(jì)算表達(dá)式如下。

其中：Id——兩相短路電流，A；∑R 與∑X 是指短路回路中一相電阻、電抗數(shù)值的和，Ω；Ue——至變壓裝置二次側(cè)對(duì)應(yīng)額定電壓，V。

根據(jù)兩相短路電流能確認(rèn)短路電流和無(wú)故障相電壓的關(guān)聯(lián)。電網(wǎng)中，10kV 線路中的等效阻抗超過(guò)110kV以上級(jí)別線路，因而在面對(duì)10kV 的短路故障問(wèn)題，可把高級(jí)別的電壓，當(dāng)成零內(nèi)阻無(wú)限大的供電源。在上述假設(shè)條件下，確認(rèn)故障屬于風(fēng)偏跳閘，就能確定故障點(diǎn)位，而后安排技術(shù)員實(shí)地排查即可[4]。在小范圍內(nèi)排查與解決故障環(huán)節(jié)中，按照流程快速鎖定故障點(diǎn)，達(dá)到附近開(kāi)展巡檢工作。在此期間，技術(shù)員應(yīng)注意計(jì)算誤差，以確認(rèn)點(diǎn)位為中心，沿著線路延伸一段距離。并結(jié)合風(fēng)偏跳閘的誘發(fā)原因是大風(fēng)，所以應(yīng)當(dāng)結(jié)合線路所在區(qū)域的地理?xiàng)l件，確認(rèn)檢查范圍。在該次故障查找中，根據(jù)系統(tǒng)計(jì)算出的故障點(diǎn)，據(jù)需沿線排查，其中54 號(hào)桿位于丘陵頂部，而55 號(hào)桿則位于丘陵底部，處于風(fēng)口地帶，兩個(gè)桿之間有較遠(yuǎn)的距離，電纜下垂明顯，即使是微風(fēng)也始終在擺動(dòng)中，極易產(chǎn)生兩相短路問(wèn)題。除此之外，其他線路段未發(fā)現(xiàn)弧垂明顯的問(wèn)題，所以能進(jìn)一步證實(shí)是風(fēng)偏導(dǎo)致，54 號(hào)到55 號(hào)就是發(fā)生故障的位置。而后技術(shù)員根據(jù)有關(guān)操作標(biāo)準(zhǔn)，選擇進(jìn)行緊線操作，令弧垂縮小。在此之后，遇到大風(fēng)降水也沒(méi)有出現(xiàn)跳閘[5]。

綜上所述，風(fēng)偏跳閘故障查找與處理流程為：①出現(xiàn)跳閘動(dòng)作后，先評(píng)估風(fēng)偏概率。這主要借助對(duì)已知信息的分析，得出初步結(jié)論。②假設(shè)是風(fēng)偏故障，查找有關(guān)線路圖與相關(guān)數(shù)據(jù)，得到等效參數(shù)。③結(jié)合線路保護(hù)設(shè)備輸出的電流數(shù)值，以及技術(shù)參數(shù)、接線狀況、導(dǎo)線信息等，確定故障點(diǎn)位距離，快速縮小巡檢區(qū)域、確認(rèn)故障點(diǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，在發(fā)生線路故障后，技術(shù)員需利用好各類(lèi)數(shù)據(jù)信息，以此做出故障類(lèi)型的判斷，指明查找的方向。而上文提到風(fēng)偏跳閘故障的查找流程，能有效壓縮實(shí)地排查故障的范圍，加快搶修速度，這對(duì)相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)員解決類(lèi)似故障有參考價(jià)值。