何顯輝

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司佛山南海供電局，廣東 佛山 528299）

信息時(shí)代到來后，計(jì)算機(jī)信息技術(shù)發(fā)展迅速，市場(chǎng)上陸續(xù)出現(xiàn)了各種的自動(dòng)化設(shè)備，這些設(shè)備在10kV配電線路故障搶修中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了故障識(shí)別、處理的自動(dòng)化，凸顯了設(shè)備功能優(yōu)勢(shì)，徹底突破了原先的工作模式限制。隨著電力事業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展，10kV配電線路的故障搶修中，應(yīng)加大自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用。

1 10kV配電線路特點(diǎn)

電力網(wǎng)絡(luò)中，10kV配電線路是關(guān)鍵性的構(gòu)成部分，但其結(jié)構(gòu)一致性較差，一些為放射狀，一條線路的每一個(gè)分支要與幾十或者上百臺(tái)變壓器連接，一些為用戶專線，只需要與一個(gè)或者兩個(gè)用戶連接即可，相當(dāng)于輸電線路，線路有長(zhǎng)有短；一些線路應(yīng)用在110kV變電所，一些應(yīng)用在35kV變電所；線路配電變壓器的電流大小也有差異，一些達(dá)到了100kVA。在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，配電線路屬于高壓配電線路，在城鄉(xiāng)發(fā)展的今天，農(nóng)村、城市遠(yuǎn)郊的10kV配電線路為架空線路。為保障城市核心區(qū)域內(nèi)的供配電穩(wěn)定性、用電安全性，電纜線路的應(yīng)用相對(duì)較多?？傮w來看，10kV配電線路多應(yīng)用在露天環(huán)境中，呈現(xiàn)點(diǎn)多、面廣、線長(zhǎng)的特征，接線方面的技術(shù)要求較高，后續(xù)使用的過程中經(jīng)常出現(xiàn)各種故障，影響了正常的供配電。

2 10kV配電線路常見故障和原因

2.1 接地故障和原因

10kV配電線路的使用中，出現(xiàn)故障的概率較高，接地故障是一類較為常見的故障，根據(jù)接地故障的原因，與線路瞬時(shí)性接地、永久性接地有著緊密的聯(lián)系，一旦在10kV配電線路的使用中出現(xiàn)了接地故障，變電設(shè)備無法正常使用，配電網(wǎng)的供配電也將受到嚴(yán)重的干擾。結(jié)合10kV配電線路接地故障的產(chǎn)生原因，主要為：配電線路老化嚴(yán)重，電路絕緣體在長(zhǎng)時(shí)間使用過程中出現(xiàn)了損壞，惡劣的環(huán)境條件下，導(dǎo)線與樹枝、電線等接觸，引起了接地故障；供電過程中，電容在極端情況下出現(xiàn)異常變大或者散亂的情形，電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于正常參數(shù)，電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過正常參數(shù)，燒斷導(dǎo)線后也會(huì)引發(fā)接地故障。

2.2 短路故障和原因

短路故障也是10kV配電線路中較為常見的故障，許多問題都會(huì)引發(fā)這一方面的故障，如小動(dòng)物筑巢、雷電閃絡(luò)、斷線弧光等，都會(huì)增大短路故障的發(fā)生概率。就鳥類的生活習(xí)性而言，經(jīng)常在密集的配電線路上筑巢，后續(xù)鳥窩被毀、鳥類打斗、展翅飛行的情況下，配電線路無法保持在正常的條件下，可能會(huì)出現(xiàn)相間短路，引發(fā)短路跳閘現(xiàn)象。腐蝕性氣體或者其他異物也會(huì)引起短路故障，如周圍地區(qū)的工廠生產(chǎn)中，排放有腐蝕性氣體，對(duì)配電桿塔或者金屬配件的腐蝕，易引發(fā)短路現(xiàn)象。一些配電線路位于城區(qū)或者街道的惡劣地區(qū)，未做好線路保護(hù)，如線路上經(jīng)常被刮上非導(dǎo)體、導(dǎo)體物質(zhì)，這一情況也會(huì)引起短路。在受到外力作用影響時(shí)如果未及時(shí)處理，也可能引發(fā)短路故障，如車禍將電線桿撞倒，或者隨意砍伐樹木時(shí)樹枝、樹干跌落在導(dǎo)線上。10kV配電線路由于多處于室外空間，受到自然環(huán)境的影響較大，在自然因素干擾下，短路故障也難以避免，如遭遇暴雨、暴雪等極端天氣時(shí)，線路可能會(huì)斷裂或者擊穿空氣放電。

2.3 過流跳閘和原因

10kV配電線路運(yùn)行中，當(dāng)線路長(zhǎng)時(shí)間存在相間短路時(shí)，線路在變電站與故障點(diǎn)之間的電流負(fù)荷異常大，自動(dòng)保護(hù)裝置被繼電保護(hù)裝置驅(qū)動(dòng)，出現(xiàn)了跳閘或者斷電現(xiàn)象，也影響了正常的供配電。一般情況下，過流跳閘故障的原因?yàn)椋旱蛪壕€路的短路情況下，跳閘很難避免，過小的電流保護(hù)定值下，瞬間增加線路負(fù)荷，無法與用電負(fù)荷增長(zhǎng)的需求相符合，跳閘頻繁；導(dǎo)線直徑過小，負(fù)荷電流速度較快，當(dāng)負(fù)荷電流經(jīng)過導(dǎo)線時(shí)，導(dǎo)線溫度異常升高，在薄弱部位可能會(huì)發(fā)生打火的現(xiàn)象。多種因素的影響下，容易出現(xiàn)跳線、熔絲熔斷、燒斷導(dǎo)線的現(xiàn)象，引發(fā)短路電流，最終加劇過流跳閘故障的發(fā)生。

3 10kV配電線路故障搶修中的自動(dòng)化設(shè)備作用

就當(dāng)下10kV配電線路故障搶修中自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用情況來看，主要應(yīng)用的是故障指示器、饋線自動(dòng)化開關(guān)、智能控制器。故障指示器多應(yīng)用在架空線路與電纜的特殊位置，在有關(guān)的自動(dòng)化設(shè)備內(nèi)布設(shè)，短路問題的出現(xiàn)一般與接地故障有著緊密的聯(lián)系，通過故障指示器的配置，可由設(shè)備自動(dòng)對(duì)發(fā)生問題的部位做好標(biāo)記，指導(dǎo)維修工作的開展。饋線自動(dòng)化開關(guān)的使用，能實(shí)現(xiàn)相間負(fù)載電流、短路電流、零序電流的相互隔離，保護(hù)相關(guān)零部件；也可對(duì)各個(gè)單元模塊實(shí)施精準(zhǔn)把控，靈活性更高；線路在饋線自動(dòng)化開關(guān)輔助下，可穩(wěn)定運(yùn)行與使用，出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象的次數(shù)明顯降低。智能控制器也是線路故障搶修中應(yīng)用比較多的設(shè)備，該設(shè)備中集成了許多現(xiàn)代化技術(shù)，如網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)等，經(jīng)由該設(shè)備的配置，能夠在線路運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量檢測(cè)、負(fù)荷管理、無功補(bǔ)償、變壓器工況監(jiān)控。

4 自動(dòng)化設(shè)備在10kV配電線路故障搶修中的應(yīng)用

4.1 饋線自動(dòng)化開關(guān)

傳統(tǒng)10kV饋線在使用的過程中，為發(fā)揮其應(yīng)有的作用，需利用柱上開關(guān)斷路器、負(fù)荷開關(guān)，基于斷路器的配置，可在故障發(fā)生的第一時(shí)間斷開故障電流與負(fù)荷電流，但從負(fù)荷開關(guān)的角度來分析，此類開關(guān)只有分?jǐn)嘭?fù)荷電流方面的作用。因此，從功能上來看，不論是柱上開關(guān)斷路器還是負(fù)荷開關(guān)，都不具備自動(dòng)切斷故障的功能。

客觀角度，通過在10kV配電線路中應(yīng)用常規(guī)斷路器、負(fù)荷開關(guān)，可凸顯經(jīng)濟(jì)性方面的優(yōu)勢(shì)，但同樣也存在著很多的問題：主干線與分支線，永久性故障或者瞬時(shí)故障的發(fā)生，往往會(huì)導(dǎo)致開關(guān)頻繁跳閘；饋線出現(xiàn)開關(guān)要多次分閘與合閘，長(zhǎng)時(shí)間頻繁分合閘，會(huì)增加停電次數(shù)，久而久之也會(huì)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成巨大的干擾；不論發(fā)生的是大故障還是小故障，負(fù)責(zé)故障處理的人員，都需要開展全線的故障檢查，逐段對(duì)負(fù)荷開關(guān)實(shí)施分閘或者合閘，以實(shí)現(xiàn)故障的精準(zhǔn)定位。因此，不論是斷路器還是開關(guān)工作狀態(tài)，都不具備實(shí)時(shí)監(jiān)控的功能。

在10kV配電線路的故障搶修中，饋線自動(dòng)化開關(guān)實(shí)際上就是在饋線中添加了自動(dòng)化開關(guān)，當(dāng)前的市場(chǎng)上，主要包含以下幾種：

（1）智能柱上斷路器，這類型的斷路器，是在充分結(jié)合饋線效果的前提下，又安裝了保護(hù)單元、自動(dòng)化控制電源而形成的，兼具對(duì)短路電流、零序電流、負(fù)荷電流的切斷功能；能與帶時(shí)限的過流保護(hù)高度配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)重合閘的科學(xué)保護(hù)，從這一作用出發(fā)，多應(yīng)用在饋線的干線、支線上?；趥鹘y(tǒng)負(fù)荷開關(guān)中與之相匹配的自動(dòng)化控制單元安裝，可在配電線路運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)負(fù)荷電流、零序電流的情況下立即將其切斷，還兼具其他設(shè)備無法比擬的壓延時(shí)合閘、無壓延時(shí)分閘功能，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，該設(shè)備可立即讓故障區(qū)域與正常區(qū)域分離。

（2）饋線自動(dòng)化智能控制器，在這種類型的設(shè)備應(yīng)用中，多是與斷路器、重合閘、負(fù)荷開關(guān)相連接的，且需嚴(yán)格根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置，最后通過各種各樣的通信形式，保障實(shí)時(shí)通信。饋線自動(dòng)化智能控制器允許安裝各種保護(hù)功能，可安裝速斷保護(hù)、零序保護(hù)；分支用戶分解斷路器。當(dāng)了解了實(shí)際使用需求后，利用整定保護(hù)定值，能夠使饋線斷路器與自動(dòng)化斷路器之間保持高度的配合，即使發(fā)生了故障時(shí)，也能夠快速處理，減少停電問題的出現(xiàn)。

當(dāng)下人們對(duì)供配電提出了較高的要求，為保障電網(wǎng)的安全、可靠運(yùn)轉(zhuǎn)，需結(jié)合線路的具體功能，進(jìn)行自動(dòng)化開關(guān)的配置，以利用自動(dòng)化開關(guān)對(duì)10kV配電線路加以實(shí)時(shí)監(jiān)督，發(fā)揮故障分段隔離技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，確保設(shè)備能與變電站間的保護(hù)高度配合，從根本上減少負(fù)荷開關(guān)的動(dòng)作次數(shù)，定位故障點(diǎn)，確定范圍。以分支線分界斷路器ZBI與分支線用戶分界負(fù)荷開關(guān)作為研究對(duì)象，在位置上存在永久性故障，存在帶時(shí)限保護(hù)及重合閘功能的分界斷路器ZBI第一個(gè)出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，隨后分支開關(guān)YSW1和YSW2在失壓以后也陸續(xù)發(fā)生了跳閘現(xiàn)象。這一現(xiàn)象主要是因?yàn)橛谰眯怨收蠁栴}所導(dǎo)致，ZBI在發(fā)生二次跳閘的過程中閉鎖合閘，在此條件下，故障點(diǎn)與其他正常區(qū)域內(nèi)處于分離條件下，如圖1。

圖1 工作流程圖

根據(jù)圖1，針對(duì)YSW1、YSW2，利用配網(wǎng)通訊模塊可進(jìn)行相應(yīng)的信息傳輸，當(dāng)有關(guān)信息被傳輸給指定部分時(shí)，相關(guān)部門就能在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并處理故障，組織專人進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)開展故障搶修，搶修人員能在小范圍內(nèi)以最快的速度恢復(fù)正常，保持整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。

4.2 故障指示器

故障指示器作為一種應(yīng)用相對(duì)普遍的自動(dòng)化設(shè)備，多布設(shè)在架空線路、電路電纜、環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜上，從設(shè)備本身來看，為組成指示故障電流通路的裝置。經(jīng)由該設(shè)備的使用，能夠預(yù)警短路故障、單相接地故障、相間短路故障，為達(dá)到最佳的應(yīng)用效果，在分支點(diǎn)用戶進(jìn)線等特殊部位，也可布置與自身相符合的指示器。故障指示器能定位監(jiān)測(cè)線路故障，具體的應(yīng)用過程中，需綜合考慮諸多因素，如轄區(qū)內(nèi)配電線路的供電情況，利用故障指示器、故障定位主站與通信終端，可達(dá)到對(duì)該區(qū)域內(nèi)全部配電線路的智能化、可視化管理，在發(fā)生故障的情況下，快速鎖定故障類型并精準(zhǔn)定位。

依據(jù)配置情況，針對(duì)故障點(diǎn)的處理，一般包含3種：

（1）故障指示器模式，在此模式下，需在配電線路上安裝故障指示器，分配專門的運(yùn)營與維護(hù)人員，對(duì)配電線路加以實(shí)時(shí)監(jiān)控。

（2）故障指示器與通信終端結(jié)合的模式，基于無線通信技術(shù)的應(yīng)用，運(yùn)維人員不需要開展線路巡視，一旦線路運(yùn)行中發(fā)生了故障，故障指示器會(huì)立即進(jìn)行故障信息的采集，進(jìn)而根據(jù)信息分析結(jié)果，對(duì)故障情況加以初步與精準(zhǔn)判定，將故障信息與判定結(jié)果同時(shí)傳輸給配網(wǎng)管理人員，通知專業(yè)人員進(jìn)行故障的處理。

（3）故障指示器與故障定位主站、通信終端的結(jié)合模式，以無線傳輸?shù)姆绞綄⑦b測(cè)故障電流信息傳輸給主站、配網(wǎng)管理人員，如果監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)存在異常，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行信息的自動(dòng)采集與分析，進(jìn)行故障類型、原因與位置的判定，鎖定故障后發(fā)出預(yù)警信號(hào)。

一旦電網(wǎng)中10kV配電線路中安裝了故障指示器，當(dāng)10kV配網(wǎng)在運(yùn)行時(shí)發(fā)生了接地或者短路方面的故障時(shí)，在故障區(qū)域內(nèi)的全部故障指示器將持續(xù)閃爍，以提醒相關(guān)管理人員注意，并讓這些人員在最短的時(shí)間內(nèi)鎖定故障位置。故障指示器向配網(wǎng)管理人員發(fā)射信息，實(shí)際上就是預(yù)警過程，當(dāng)管理人員接收到了這些信息后，能夠快速組織專業(yè)的故障處理人員，進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行故障檢修與處理，這種故障搶修模式下的效率更高，從故障發(fā)現(xiàn)到恢復(fù)，時(shí)間消耗較短，不會(huì)引起更大范圍內(nèi)的故障。

4.3 智能控制器

10kV配電線路的故障搶修中，智能控制器也有著一定的應(yīng)用，該設(shè)備具備各個(gè)層次的線路保護(hù)功能，工作原理與柱上斷路器高度相似。當(dāng)利用智能控制器實(shí)施線路保護(hù)時(shí)，該設(shè)備與重合閘、斷路器處于相互連接的狀態(tài)，但為達(dá)到最佳的應(yīng)用效果，需做好相關(guān)參數(shù)的設(shè)置，以保障智能控制器能夠全面、細(xì)致地保護(hù)線路通信。不論是對(duì)于饋線自動(dòng)化還是該設(shè)備而言，如果能夠在具體的應(yīng)用中保障銜接效果，也就可在零序保護(hù)、速斷保護(hù)等方面發(fā)揮作用。在開關(guān)選型與故障檢查時(shí)，需采取恰當(dāng)?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)全面控制，以達(dá)到對(duì)故障的精準(zhǔn)識(shí)別與控制，保障故障處理的及時(shí)性。

5 結(jié)語

現(xiàn)階段的市場(chǎng)上，陸續(xù)出現(xiàn)了各種各樣的自動(dòng)化設(shè)備，10kV配電線路中的故障搶修與處理中，自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用為故障定位與處理提供了便捷。未來隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，10kV配電線路中的故障處理，必將對(duì)自動(dòng)化設(shè)備有更大的依賴性。