田李緣

（廣東電網(wǎng)有限責任公司韶關供電局，廣東 韶關 512000）

0 引言

10kV 配網(wǎng)投入使用后，一般會因為跳閘與接地等問題，導致線路無法正常工作，嚴重威脅電網(wǎng)整體運行的穩(wěn)定性、供電品質(zhì)。而若要盡可能解決故障帶來的安全問題，就應優(yōu)化線路運行的效果，通過快速查找鎖定故障，縮短停電時長。

1 10kV 配網(wǎng)線路故障查找原則

查找線路故障過程中首要考慮的是技術員的人身安全，在此前提下盡可能維護配電網(wǎng)與設施的可用性，采取標準化、規(guī)范化的查找方式，快速鎖定線路故障的形成原因，及時除障，以免波及到其他線路，在短時間內(nèi)恢復供電。在故障查找環(huán)節(jié)中，應當主干線為先，分支線在后。在日常巡查中未出現(xiàn)異常的線路，應先將分支線的斷路裝置斷開，進行試運行送電，逐一排查恢復無異常的線路。實踐中，對于接地故障定位，永久類故障點能采取上述的工作流程，先鎖定故障線路，之后再結合可能發(fā)生的誘因與環(huán)境條件進一步細化鎖定。但在瞬時類的故障定位中，僅能通過全線排查的方式處理。總之，相應的工作原則包括：首先，利用科學、高效查找方式，鎖定故障與成因、類型、具體點位等，而為預防工作人員與路過行人遭遇危險，所以要確保隔離處理的效率。其次，確認故障成因與所在點位后，盡量控制因為故障波及的停電區(qū)域和實際損失。最后，先解決主干線的問題，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大類，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題、比例裝置與熔斷裝置的絕緣性能下降、閃絡與極端天氣等。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類與永久類。斷線故障則一般是由雷擊以及其他外力導致的。下文分別針對幾個故障類型的查找技巧加以概述。

2.1 接地故障

由于導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)線路最常見的故障類型。如今，變電站配備消弧線圈的測控裝置可實時采集線路中的容流與殘流，支持報警接地故障。但在接地故障位置確定中，還是依賴技術員逐個排查。根據(jù)相關的查找工作實踐經(jīng)驗，在出現(xiàn)接地故障后，應盡快著手于兩項工作，一方面，派遣專業(yè)技術員沿線實施排查，著重檢查桿塔架線的位置，以及周圍有高大樹木、電線轉角與“T”銜接區(qū)域。另一方面，在變電站的配電室中，需針對與故障點有關的避雷裝置、套管與跌落保險等絕緣性能下降現(xiàn)象發(fā)生概率高的部分，實施針對性排查。假設上述兩個部分未找到異常問題，便應準備逐個拉開短路裝置，實施全面排查，在此期間主要利用兆歐表對絕緣性與登桿加以排查，確認發(fā)生故障的具體位置。

2.2 短路故障

實施線路巡檢之前，應結合變電站熔斷裝置保護動作狀態(tài)，得出簡單判斷結果。假設處于電流速斷的保護狀態(tài)，應當能判斷出故障通常是兩相及三相短路造成，實際點位應當是主干線或是距離變電站較近的位置。假設是過電流的保護狀態(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流一同動作，故障點通常是在中段區(qū)域。在初步判斷后，根據(jù)相應結果，安排實地巡檢。假設在10kV 配網(wǎng)中全部沒有配備斷路裝置保護，就應根據(jù)主干線各分段與分支線上斷路裝置有無跳閘進行判斷。其中跳閘對應線路是故障區(qū)域，結合引發(fā)短路故障的各類原因，逐個排查，直至確定故障點。如果是架空線，已經(jīng)配備短路故障的指示裝置，技術員能直接根據(jù)設備所示內(nèi)容，快速鎖定故障。特別要強調(diào)的是，在線路發(fā)生短路故障中，有關技術員需在鎖定異常點位之后，鑒于故障電流經(jīng)過的區(qū)域容易受其影響。所以，技術員不僅需檢查故障點對應電源側的線路情況，還需查看配電網(wǎng)絡中相對薄弱區(qū)域的運行狀態(tài)。

2.3 斷線故障

配網(wǎng)出現(xiàn)斷線故障后，應先確定故障類型，即永久性或者暫時性。而對于斷線故障，可借助測量故障距離的方式實現(xiàn)快速查找，如果架空電線出現(xiàn)永久類的斷路，技術員即使在變電站中，也能通過相應儀器確認故障距離以及異常桿塔，繼而為搶修技術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，實踐操作中，還有其他技巧支持快速鎖定故障點，主要分成三個環(huán)節(jié)，即確認故障性質(zhì)、測距、定點。其中確認故障形式，是結合當前所知信息，得出故障具體屬于某類異常。測距是利用專業(yè)設備，就近選擇線路中的某個段作為起始點，測量和故障點之間的距離，屬于“粗測”。定點就是基于粗測，利用放電聲測等方式，準確鎖定異常點。配網(wǎng)現(xiàn)實運轉中，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)定程序進行，必須根據(jù)現(xiàn)實狀況，靈活運用各類技巧方式，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，導致查找難度大。如今，個別配網(wǎng)線路保護由于不同的因素，出現(xiàn)未投重合閘的現(xiàn)象，風偏故障出現(xiàn)后，技術鎖定難度大，難以迅速恢復波及到的區(qū)域送電，停電周期不得不延長。相關技術員在沒有確定誘因與位置的情況下，即使通過打耐壓與搖絕緣的方式恢復送電，對應區(qū)域同樣會在短期內(nèi)發(fā)生二次跳閘。對于已投重合閘部分，故障出現(xiàn)后能隨即完成重合閘，但故障問題沒有徹底解決，還是容易出現(xiàn)多次跳閘，影響配網(wǎng)送電的穩(wěn)定性。這對電力公司的經(jīng)營信譽有巨大危害，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 號開關和35kV 變電站連接，是三條出線中的一個。此變電站利用35kV線和110kV 變電站連接。其中10kV 線路配有保護設備，還連接一個小水電，并且未投重合閘。此10kV 線路長度超過43km，主干線達到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。整條線路沒有絕緣線。根據(jù)線路整體分布情況來看，連接主線的最長分支線是本文主要討論的對象，下文稱之為N 分支線。在線路眾多桿中，5 號桿負責對N分支線的控制，設置的速斷定值是200A；過流數(shù)值則為90A/0.1s。10 號桿是負責主干線的控制，相應設定的速斷數(shù)值以及過流定植與前者一致。

3.2 跳閘故障分析

首先，保護跳閘記錄。上述提到的10kV 線路曾在不足兩個月的時間內(nèi)，出現(xiàn)10 次AB 相間短路，引起過流動作，對應電流集中在40A 附近。其次，故障分支線。根據(jù)分支線控制開關上的記錄數(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，N 分支線的控制開關也發(fā)生跳閘，由此生成多條跳閘信息。電網(wǎng)管理系統(tǒng)會自動把故障信息以短信的形式，發(fā)送給搶修技術員。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)過全面改造升級，35kV 變電站處配置錄波設備，借此記錄并查詢、分析每次跳閘故障發(fā)生中電流電壓信息。相關技術員根據(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有太大偏差。上述信息能反映出保護設備動作，并且電流電壓波形相差無幾。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，因為故障點所在區(qū)域地形復雜、沒有故障指示裝置、可達性不高等問題，技術員沒有準確找到誘因與異常點。但在發(fā)生第十次故障之前，巡檢技術員遭遇大風，同時得到跳閘故障的通知。根據(jù)該巡檢情況，誘因是風偏的概率較高。而為證明此猜想，查詢故障發(fā)生當日的天氣，由此發(fā)現(xiàn)故障線路區(qū)域每次跳閘當日，均出現(xiàn)明顯的降溫情況。而所在地區(qū)降溫同時，通常會隨之出現(xiàn)大風與降水的情況。種種信息證明，跳閘故障由風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

在初步確定是風偏跳閘，所以基本上能確認故障是金屬類短路，根據(jù)上級供電信息，就能鎖定故障位置。而后借助實地排查巡檢，進一步細化誘因與故障。為簡化分析難度，將11kV 站電源供應無限值，由此就能忽略所有相關的電阻。結合圖2 所示，E 是指沒有限值的電源；Xt1 與Xt2 是110kV 變電站的兩個主變對應等效串聯(lián)電抗；RL 與XL 分別是35kV 中甲乙線路的電阻、電抗；XT35 是35kV 線路中乙變對應等效串聯(lián)電抗；RLGJ 與XLGJ 則是經(jīng)過折算處理后，從變電站到10kV 故障位置的等效電阻與電抗。本線路有關設備技術參數(shù)包括：110kV1 號主變，短路阻抗是10.01%、容量20MVA；2 號主變，短路阻抗為10.16%、容量為31.5MVA；在35kV 的甲乙線中，全長超過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 級別上，確定相關等效參數(shù)。

圖2 單相等效電路

結合保護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 級別，相應電流約為436.36A。結合兩相短路電流的計算表達式如下。

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——至變壓裝置二次側對應額定電壓，V。

根據(jù)兩相短路電流能確認短路電流和無故障相電壓的關聯(lián)。電網(wǎng)中，10kV 線路中的等效阻抗超過110kV以上級別線路，因而在面對10kV 的短路故障問題，可把高級別的電壓，當成零內(nèi)阻無限大的供電源。在上述假設條件下，確認故障屬于風偏跳閘，就能確定故障點位，而后安排技術員實地排查即可[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，達到附近開展巡檢工作。在此期間，技術員應注意計算誤差，以確認點位為中心，沿著線路延伸一段距離。并結合風偏跳閘的誘發(fā)原因是大風，所以應當結合線路所在區(qū)域的地理條件，確認檢查范圍。在該次故障查找中，根據(jù)系統(tǒng)計算出的故障點，據(jù)需沿線排查，其中54 號桿位于丘陵頂部，而55 號桿則位于丘陵底部，處于風口地帶，兩個桿之間有較遠的距離，電纜下垂明顯，即使是微風也始終在擺動中，極易產(chǎn)生兩相短路問題。除此之外，其他線路段未發(fā)現(xiàn)弧垂明顯的問題，所以能進一步證實是風偏導致，54 號到55 號就是發(fā)生故障的位置。而后技術員根據(jù)有關操作標準，選擇進行緊線操作，令弧垂縮小。在此之后，遇到大風降水也沒有出現(xiàn)跳閘[5]。

綜上所述，風偏跳閘故障查找與處理流程為：①出現(xiàn)跳閘動作后，先評估風偏概率。這主要借助對已知信息的分析，得出初步結論。②假設是風偏故障，查找有關線路圖與相關數(shù)據(jù)，得到等效參數(shù)。③結合線路保護設備輸出的電流數(shù)值，以及技術參數(shù)、接線狀況、導線信息等，確定故障點位距離，快速縮小巡檢區(qū)域、確認故障點。

4 結語

總之，在發(fā)生線路故障后，技術員需利用好各類數(shù)據(jù)信息，以此做出故障類型的判斷，指明查找的方向。而上文提到風偏跳閘故障的查找流程，能有效壓縮實地排查故障的范圍，加快搶修速度，這對相關領域技術員解決類似故障有參考價值。