仲 贊，蔣豐庚，劉騰柱，李 健

(1.國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司雙創(chuàng)中心，浙江 杭州 310052； 2.國(guó)網(wǎng)湖州供電公司，浙江 湖州 313000)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)的線(xiàn)路接地故障定位技術(shù)有了很大進(jìn)展，已在10 kV線(xiàn)路故障處理中得到了廣泛的應(yīng)用。線(xiàn)路接地故障定位技術(shù)可快速修復(fù)故障，有利于10 kV配電線(xiàn)路的穩(wěn)定運(yùn)行[1-2]，但也存在故障處理流程不清晰、故障查找裝置體積大不方便移動(dòng)、故障查找裝置與電力內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)不能貫通等問(wèn)題。本文詳細(xì)介紹線(xiàn)路接地故障的處理流程，并用典型案例討論使用數(shù)字化故障定位裝置后的搶修過(guò)程痕跡化管控助力管理情況，有利于解決檢測(cè)數(shù)據(jù)在電力內(nèi)外網(wǎng)的導(dǎo)入導(dǎo)出問(wèn)題。

1 10 kV配電線(xiàn)路接地故障原因分析

10 kV配電線(xiàn)路運(yùn)行故障中接地故障比較常見(jiàn)，但接地故障的產(chǎn)生會(huì)帶來(lái)較大的影響，導(dǎo)致變電設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性受到破壞。通過(guò)對(duì)配電線(xiàn)路接地故障問(wèn)題的分析可知，主要原因如下：首先，線(xiàn)路老化嚴(yán)重使絕緣體無(wú)法發(fā)揮出相應(yīng)的作用，難以起到良好的效果，在比較惡劣的環(huán)境中，導(dǎo)線(xiàn)會(huì)與環(huán)境產(chǎn)生一定的作用，導(dǎo)致故障；其次，在線(xiàn)路運(yùn)行中產(chǎn)生了電容突然變大的情況，電壓相比正常狀態(tài)小而電流比較大，使導(dǎo)線(xiàn)被影響而產(chǎn)生故障[3]。

2 10 kV配電線(xiàn)路接地故障處理情況

配電線(xiàn)路發(fā)生單相接地故障時(shí)，我國(guó)電力行業(yè)的《電網(wǎng)調(diào)度規(guī)程》中明確可以允許繼續(xù)運(yùn)行不超過(guò)120 min。這主要用于查找故障，拉路會(huì)擴(kuò)大停電范圍，不滿(mǎn)足優(yōu)質(zhì)服務(wù)的需要。停電對(duì)于用戶(hù)的用電質(zhì)量有很大影響，對(duì)于供電企業(yè)也是一項(xiàng)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

2.1 接地故障原因分析

整合近三年來(lái)接地故障排除及處理記錄，統(tǒng)計(jì)得到發(fā)生接地故障的原因如下：線(xiàn)路單相故障、瓷瓶炸裂、避雷器故障、引線(xiàn)燒斷、變壓器絕緣故障、斷線(xiàn)故障、絕緣損壞、保險(xiǎn)遭雷擊等。

2.2 接地故障處理流程

在處理接地故障時(shí)，主要流程是單相接地故障發(fā)生、調(diào)度監(jiān)控報(bào)警、拉路確定接地故障回路、故障隔離、確定故障點(diǎn)、排除故障投入運(yùn)行等，如圖1所示。

圖1 10 kV接地故障處理流程圖

根據(jù)發(fā)生單相接地故障后的各分項(xiàng)所需時(shí)間，對(duì)流程中各分項(xiàng)的平均時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表1所示。

表1 故障處理分項(xiàng)平均時(shí)間統(tǒng)計(jì)

由表1可知，在排除故障的整個(gè)過(guò)程中，查找故障點(diǎn)和處理故障所需要的時(shí)間最長(zhǎng)，特別是不明顯的故障所用時(shí)間最長(zhǎng)，隱形的接地故障也是配網(wǎng)線(xiàn)路接地故障處理時(shí)間長(zhǎng)的主要原因。

影響配電網(wǎng)接地線(xiàn)路故障查找時(shí)間的因素具體如下。

(1)不能在最快時(shí)間內(nèi)縮小故障查找范圍，大范圍大面積地查找故障點(diǎn)。

(2)未實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化，巡視的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，投入的人力、物力過(guò)大。

(3)未與用戶(hù)建立良好的溝通機(jī)制，常常是無(wú)目標(biāo)地查找故障點(diǎn)，造成時(shí)間的大量浪費(fèi)。

(4)接地選線(xiàn)信號(hào)可靠性差，準(zhǔn)確率低。

3 數(shù)字化接地故障定位裝置的具體應(yīng)用

3.1 接地故障查找所需的電源

線(xiàn)路發(fā)生接地故障后，是在停電狀態(tài)下進(jìn)行接地故障查找。由于沒(méi)有外接電源，需要解決所用儀器的用電問(wèn)題，而合理的方法是采用電池供電，但必須解決電源轉(zhuǎn)換過(guò)程的高效和微功耗。采用可充電大容量鋰電池12 V、3 000 mA·h單體，利用微功耗信號(hào)處理電路，智能化控制，使其輸出功率最大化，損耗最小，有效功率高達(dá)97%以上，保證了10 h以上穩(wěn)定功率輸出，使裝置在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用滿(mǎn)足了長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試，不需要自帶發(fā)電機(jī)[4]。

3.2 裝置信號(hào)源與測(cè)量故障

裝置除有效利用超低頻信號(hào)合成外，主機(jī)還配置搖表驗(yàn)證功能，使現(xiàn)場(chǎng)還能進(jìn)一步驗(yàn)證線(xiàn)路的絕緣狀態(tài)[5]。

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，主機(jī)除了向故障線(xiàn)路注入一定頻率與功率的超低頻信號(hào)外，還專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)一種電子高壓電阻測(cè)量回路，達(dá)到電子搖表驗(yàn)證功能，使現(xiàn)場(chǎng)高阻抗接地故障也可以進(jìn)行測(cè)量。電子高壓電阻搖表測(cè)量可以達(dá)到試送電驗(yàn)證效果，使測(cè)試效率大大提高。

3.3 無(wú)線(xiàn)信號(hào)的采樣與接收

采用Wi-Fi接收發(fā)送模式，保證測(cè)量的安全。低頻信號(hào)通過(guò)大地注入架空線(xiàn)路后，接地故障的接地電阻所產(chǎn)生的低頻電流通過(guò)感應(yīng)測(cè)量后，利用Wi-Fi接收發(fā)送模塊、裝置內(nèi)置地址和專(zhuān)用編碼保證了完全隔離和自動(dòng)無(wú)誤接收[6]。

4 接地故障定位裝置的實(shí)現(xiàn)

變電站發(fā)生單相接地故障時(shí)，利用電子技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、保護(hù)和控制。在線(xiàn)路發(fā)生故障的區(qū)段，利用接地故障點(diǎn)巡查裝置，可精確定位出故障點(diǎn)(≤1 m)，以便迅速排除故障，恢復(fù)供電[7]。

利用故障診斷系統(tǒng)可以初步確定單相接地故障區(qū)段，通過(guò)測(cè)試信號(hào)發(fā)生裝置向故障線(xiàn)路的故障相上發(fā)送一個(gè)具有一定功率的異頻信號(hào)，通過(guò)手持信號(hào)檢測(cè)裝置沿故障線(xiàn)路進(jìn)行巡視檢查，采集器采集到配電線(xiàn)路上的異頻信號(hào)消失不見(jiàn)(或出現(xiàn))的地方即為單相接地故障點(diǎn)，可通過(guò)此接地故障定位裝置實(shí)現(xiàn)配電線(xiàn)路單相接地故障及相間短路故障診斷和故障點(diǎn)精確查找。

配電線(xiàn)路故障點(diǎn)巡查精確定位系統(tǒng)設(shè)備采用二分法原理，可以準(zhǔn)確快速定位單相接地故障點(diǎn)位置，不需要全線(xiàn)巡查，適用于地形復(fù)雜、線(xiàn)路長(zhǎng)、交通不便等區(qū)域，縮短了故障查找及處理的時(shí)間，提高了配網(wǎng)供電可靠性。

5 應(yīng)用案例

根據(jù)廠(chǎng)家提供的接地故障查找裝置檢查數(shù)據(jù)結(jié)果的國(guó)標(biāo)要求，結(jié)合配電電力檢測(cè)業(yè)務(wù)及作業(yè)需求，通過(guò)企業(yè)內(nèi)部討論確定檢測(cè)數(shù)據(jù)通信規(guī)約，考慮安全性及傳輸效率等原因，采用有線(xiàn)USB掛載方式，將接地故障查找裝置作為移動(dòng)硬盤(pán)掛載。目前已在運(yùn)檢管控APP和供電服務(wù)指揮系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)。

故障現(xiàn)場(chǎng)的基本概況，故障線(xiàn)路從靈溪南水1號(hào)桿變壓器到蒲亭330線(xiàn)68號(hào)桿，該地區(qū)故障線(xiàn)路共68根桿，總長(zhǎng)約17 km。單相接地故障已經(jīng)持續(xù)發(fā)生1 h，目前該線(xiàn)路處于停電狀態(tài)，未找到接地故障點(diǎn)。

查找過(guò)程如下。16:05前往10 kV水尾D703配電線(xiàn)路進(jìn)行接地故障查找工作。16:35使用數(shù)字化接地故障查找裝置接入南水變1號(hào)桿變壓器的裸露線(xiàn)路上，主機(jī)置于變壓器下方地面上。

數(shù)字化接地故障查找裝置現(xiàn)場(chǎng)如圖2所示。

圖2 數(shù)字化接地故障查找裝置現(xiàn)場(chǎng)使用圖

在保證裝置接地牢靠的情況下，開(kāi)啟主機(jī)把檔位開(kāi)關(guān)切到異頻電流，按下確定鍵后裝置顯示異頻電流39.8 mA，此時(shí)可判斷該線(xiàn)路發(fā)生接地故障，如圖3所示。

圖3 數(shù)字化接地故障查找裝置設(shè)置

開(kāi)啟信號(hào)采集器和信號(hào)接收器，分別測(cè)試1號(hào)桿信號(hào)注入點(diǎn)大號(hào)側(cè)電流，A相電流為39.5 mA，B相電流為0 mA，C相電流為0 mA，此時(shí)可以判定為A相接地，B、C相并未出現(xiàn)接地的情況，并且接地點(diǎn)應(yīng)在線(xiàn)路后端。

16:40利用裝置二分法排查原理，使用采集器在29號(hào)桿(該桿是接入南水頭變壓器支路的接點(diǎn))兩側(cè)接入(見(jiàn)圖4)。29號(hào)桿小號(hào)側(cè)A相電流為39.5 mA、B相電流為0 mA、C相電流為0 mA，29號(hào)桿大號(hào)側(cè)A相電流為39.7 mA、B相電流為0 mA、C相電流為0 mA，判定接地故障點(diǎn)在29號(hào)桿大號(hào)側(cè)，于是駕駛工程車(chē)往前方線(xiàn)路繼續(xù)查找。

圖4 采集器現(xiàn)場(chǎng)安裝圖

16:50在36號(hào)桿兩側(cè)接入電流采集器，36號(hào)桿小號(hào)側(cè)A相電流為39.5 mA、B相電流為0 mA、C相電流為0 mA，36號(hào)桿大號(hào)側(cè)A相電流為0 mA、B相電流為0 mA、C相電流為0 mA，判定接地故障點(diǎn)在36號(hào)桿大號(hào)側(cè)。

在36號(hào)桿所測(cè)得電流為A相瓷瓶?jī)蓚?cè)，此時(shí)可判定接地點(diǎn)為A相瓷瓶擊穿所引起的接地故障。隨后線(xiàn)路搶修人員對(duì)瓷瓶進(jìn)行絕緣測(cè)試，確定是瓷瓶擊穿。

類(lèi)似這種故障很難通過(guò)肉眼觀(guān)察外觀(guān)來(lái)判斷零件好壞，而使用本裝置能快速定位到接地故障點(diǎn)，整個(gè)接地故障查找用時(shí)約1 h，效率相比未使用該裝置提高了約3倍。

6 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了能貫通電力內(nèi)外網(wǎng)的數(shù)字化接地故障定位裝置，在配電運(yùn)行方面，該裝置不僅能快速精準(zhǔn)地定位故障點(diǎn)，并能實(shí)現(xiàn)搶修過(guò)程痕跡化管理，提升了管理水平。同時(shí)，通過(guò)貫通內(nèi)外網(wǎng)數(shù)據(jù)，解決了數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出問(wèn)題，減輕了基層人員工作負(fù)擔(dān)，提升了工作效率。