淺談降低10kV配網(wǎng)故障跳閘率的技術(shù)措施

楊銓洪

【摘 要】文章首先介紹10kV線路故障跳閘主因分析，分析國(guó)內(nèi)現(xiàn)有配電線路故障定位、隔離技術(shù)，提出降低配電網(wǎng)故障跳閘率的方式選擇。

【關(guān)鍵詞】10kV；配網(wǎng)；故障跳閘；措施

1.引言

近年，隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，城市規(guī)模急劇擴(kuò)張，城市配網(wǎng)結(jié)構(gòu)變得日益復(fù)雜。由于配電線路的故障定位、故障隔離等技術(shù)一直沒有得到較好的解決方案，配電線路故障跳閘率居高不下，嚴(yán)重影響了供電企業(yè)優(yōu)質(zhì)服務(wù)形象。探討在現(xiàn)有配電骨架網(wǎng)絡(luò)和電氣設(shè)備的基礎(chǔ)上，利用較少的資金投資和設(shè)備升級(jí)改造，降低配電線路故障跳閘率的技術(shù)措施。

10kV配網(wǎng)系統(tǒng)作為供電系統(tǒng)的最后的環(huán)節(jié)，它是供電系統(tǒng)與用戶連接的“過渡地帶”，所起的作用是非常關(guān)鍵的。它的運(yùn)行好壞直接關(guān)系到用戶的用電水平，那么如何有效提高10kV配電網(wǎng)的供電可靠性是我們必須解決的問題之一。這關(guān)系到配電過程的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括電網(wǎng)設(shè)備、人員技術(shù)水平和管理水平等等。

2. 10kV線路故障跳閘主因分析

隨著近年電網(wǎng)投資的加大，10kV配電線路設(shè)備可靠性大大加強(qiáng)，特別是10kV配網(wǎng)干線的運(yùn)行可靠性得到極大的提高，但搭伙于主干網(wǎng)的用戶設(shè)備由于設(shè)備老舊、選型差、維護(hù)不力等因素，運(yùn)行可靠性較低。據(jù)近年開平市區(qū)配網(wǎng)故障跳閘統(tǒng)計(jì)分析，用戶設(shè)備故障造成線路跳閘的比例超過50%，是配網(wǎng)線路故障跳閘的主要原因。

因此，提高 10kV 配網(wǎng)線路運(yùn)行可靠性，降低故障跳閘率，除加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)和防外力破壞外，應(yīng)重點(diǎn)以降低用戶設(shè)備故障引起主網(wǎng)跳閘入手。下面重點(diǎn)分析用戶設(shè)備接入主干網(wǎng)的方式，由此選擇隔離用戶設(shè)備故障的物理方式。

從用戶設(shè)備接入主干網(wǎng)的結(jié)構(gòu)看，用戶設(shè)備未采取任何保護(hù)措施，直接由電源搭伙點(diǎn)接入主干網(wǎng)，這種結(jié)構(gòu)在早期投運(yùn)的線路，特別是老城區(qū)比較普遍，是造成用戶設(shè)備故障直接波及主網(wǎng)的主要原因。市區(qū)早期電纜化改造的線路段，采用了分支箱串連方式供電，用戶電纜由分支箱硬搭接進(jìn)入配電室，何用戶設(shè)備短路、 接地故障將直接引起主干線路跳閘。另外，在城郊結(jié)合部，采用硬搭接方式搭接在城網(wǎng)上的部分支線，由于主供農(nóng)村或山區(qū)，故障率也比較高，也是引起主網(wǎng)跳閘的一個(gè)因素。

線路故障跳閘后，隔離故障線路段，恢復(fù)非故障線路段供電是當(dāng)務(wù)之急。由于缺乏有效的故障定位技術(shù)手段，配網(wǎng)故障定位仍采用原始的故障查找方法。線路出現(xiàn)故障時(shí)，由運(yùn)行維護(hù)人員首先對(duì)全線展開巡視，查看是否有避雷器爆炸、樹障、電纜頭燒傷，用戶設(shè)備異響等明顯的故障原因；未查找到明顯故障原因情況下，采用分段試送的方式確定故障位于那個(gè)線路段，然后再逐一排查。一般架空線路故障的定位約需 3h 以上，電纜故障的定位約需 5h 以上。配網(wǎng)線路的故障查找難、定位難影響優(yōu)質(zhì)服務(wù)的一大因素，因此，迫切需要探索一套新的行之有效的方法，降低主干線路跳閘率，快速定位故障點(diǎn)，提升優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平。

3.國(guó)內(nèi)現(xiàn)有配電線路故障定位、隔離技術(shù)

由于10kV配網(wǎng)線路短、分支多，電容電流大等特點(diǎn)，成熟的輸電線路保護(hù)技術(shù)無(wú)法在配電線路中使用，10kV配網(wǎng)線路的故障定位、隔離技術(shù)仍處于探索階段。目前，國(guó)內(nèi)10kV配網(wǎng)線路保護(hù)技術(shù)主要有以下幾種：

3.1 人工隔離方式

變電站出線開關(guān)設(shè)電流速斷及過電流保護(hù)，線路分段和聯(lián)絡(luò)開關(guān)不設(shè)保護(hù)功能。線路發(fā)生短路故障后變電站出線開關(guān)保護(hù)動(dòng)作切除線路，重合閘動(dòng)作一次。如果是永久性短路故障，再次切除線路。線路運(yùn)行人員逐個(gè)拉開分段開關(guān)對(duì)線路試送電，逐一排查，來判斷故障所在的線路段。

3.2 基于電流、時(shí)間原理的饋線故障隔離技術(shù)

架空配電線路柱上開關(guān)帶過電流脫扣線圈，按照電流保護(hù)整定的原則，對(duì)各開關(guān)確定保護(hù)定值。線路發(fā)生短路故障后，各開關(guān)按定值開斷故障。

如圖 1，當(dāng)支線1#開關(guān)后發(fā)生短路故障時(shí)，短路電流急劇增大，超過支線 1#開關(guān)過電流保護(hù)整定值，支線1#開關(guān)跳閘，隔離支線故障不影響主干線路正常供電。

圖 1

3.3 裝設(shè)分界負(fù)荷開關(guān)的故障隔離方式

分界負(fù)荷開關(guān)主要用于分支線或用戶搭伙點(diǎn)，用于隔離分支線或用戶故障。分界負(fù)荷開關(guān)內(nèi)置電壓互感器、電流互感器和 CPU，故障跳閘時(shí)帶有電壓判斷和故障記憶，具備跳閘閉鎖功能。其主要功能是：

（1）支線或用戶設(shè)備發(fā)生單相接地故障時(shí)，開關(guān)過流保護(hù)動(dòng)作，分界開關(guān)自動(dòng)分閘，隔離故障線路，不影響其他線路的供電；

（2）支線或用戶設(shè)備發(fā)生相間短路故障時(shí)，分界開關(guān)在變電站出線開關(guān)保護(hù)跳閘后立即分閘并閉鎖，變電站重合后，由于故障線路已隔離，干線及其他分支用戶迅速恢復(fù)供電。

3.4 配網(wǎng)自動(dòng)化模式

基于計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的配網(wǎng)自動(dòng)化模式，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)比較電網(wǎng)中各開關(guān)元件是否通過短路電流判斷電網(wǎng)故障點(diǎn).改變了用傳統(tǒng)的保護(hù)配合方法來判斷電網(wǎng)故障；簡(jiǎn)化了繼電保護(hù)計(jì)算，無(wú)需各開關(guān)元件按電流大小、時(shí)間級(jí)差進(jìn)行保護(hù)配合，故障定位、隔離及非故障區(qū)的恢復(fù)供電快速準(zhǔn)確，是最適合配電線路保護(hù)的方案，但所需投資較大。

4.降低配電網(wǎng)故障跳閘率的方式選擇

4.1 人工隔離方式

由于人工隔離方式故障定位需分段試送、逐一排查確定故障點(diǎn)，故障查找難、耗時(shí)長(zhǎng)，需采用新的技術(shù)手段降低線路跳閘率和提高故障定位、隔離的效率。

4.2 基于電流、時(shí)間原理的饋線故障隔離技術(shù)

某市區(qū)配網(wǎng)柱上開關(guān)采用的是華儀的真空斷路器，帶過流脫鉤裝置，具備實(shí)施這一技術(shù)的硬件條件。但由于配電網(wǎng)絡(luò)線路短，分支多，各柱開保護(hù)整定級(jí)差配合十分困難。而且，柱開所帶的電流互感器的測(cè)量精度及開關(guān)動(dòng)作時(shí)間等對(duì)保護(hù)動(dòng)作的選擇性影響較大，線路故障時(shí)越級(jí)跳閘較為普遍，判斷故障的準(zhǔn)確性、可靠性比較差。同時(shí)，采用該技術(shù)還容易造成送電或電流沖擊時(shí)過流脫鉤裝置誤動(dòng)作，因此，該市區(qū)配網(wǎng)線路取消了柱上開關(guān)過流脫鉤保護(hù)。

4.3 基于電壓、時(shí)間原理保護(hù)配合的饋線故障隔離技術(shù)

該技術(shù)需要將柱上開關(guān)全部更換為重合器，利用重合器的重合閘功能隔離故障，判斷故障的準(zhǔn)確性、可靠性較好。但該技術(shù)要求變電站開關(guān)連續(xù)多次重合閘，增加了開關(guān)開斷短路電流的負(fù)擔(dān)；同時(shí)用戶設(shè)備短時(shí)間內(nèi)重復(fù)停電、送電，對(duì)設(shè)備的沖擊電流較大，易造成用戶設(shè)備損壞引起糾紛。另外，該技術(shù)需大批量更換柱上開關(guān)設(shè)備，一次投資很大，因此該技術(shù)仍然不是理想的方案。

4.4 裝設(shè)分界負(fù)荷開關(guān)的故障隔離方式

在故障跳閘原因分析中提到，城網(wǎng)線路的故障跳閘絕大部分是由用戶設(shè)備或支線引起。因此，在用戶設(shè)備和支線搭伙點(diǎn)裝設(shè)故障隔離設(shè)備，避免用戶設(shè)備故障波及主網(wǎng)，是減少線路故障跳閘率，提高供電可靠性的經(jīng)濟(jì)可行的辦法。配網(wǎng)在綜合考慮各方面因素的情況下， 按成本最經(jīng)濟(jì)的原則在 10kV 線路搭伙點(diǎn)采用以下方式隔離故障：

（1）小容量用戶設(shè)備搭伙點(diǎn)采用高壓絲具隔離用戶設(shè)備容量在 1600kV 安及以下的，搭伙點(diǎn)采用加裝絲具的辦法隔離故障。由于高壓絲具具有成本低、故障電流切斷快的特點(diǎn)，能有效降低用戶設(shè)備故障直接波及主網(wǎng)的故障跳閘率。在用戶設(shè)備故障后，可以直接從絲具短線判斷故障點(diǎn)，也便于故障點(diǎn)查找。

（2）支線、大容量用戶設(shè)備搭伙點(diǎn)采用分界負(fù)荷開關(guān)隔離故障支線、用戶設(shè)備容量在 1600kV 安以上的，由于絲具容量限制不再適用，根據(jù)分界負(fù)荷開關(guān)產(chǎn)品特點(diǎn)，搭火點(diǎn)采用加裝分界負(fù)荷開關(guān)的方式隔離故障。分界負(fù)荷開關(guān)只在支線或用戶搭伙點(diǎn)裝設(shè)，不能作為主干線分段開關(guān)，也不能串連使用。支線或用戶設(shè)備故障后，可以從負(fù)荷開關(guān)跳閘標(biāo)志判斷，利于查找故障。

4.5提高線路重合成功率

從提高供電可靠性角度來看，變電站內(nèi)10kV出線斷路器均應(yīng)配置重合閘裝置；對(duì)于配置重合閘并正常投入的線路要加強(qiáng)重合閘裝一置的定檢及維護(hù)，對(duì)于線路或負(fù)荷原因未投重合閘裝置的線路應(yīng)妥善解決問題恢復(fù)重合閘的正常運(yùn)行。

5.結(jié)束

針對(duì)配電網(wǎng)的特點(diǎn)，參考國(guó)內(nèi)目前應(yīng)用較多的饋線保護(hù)技術(shù)，配網(wǎng)采用了在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，在支線和用戶設(shè)備搭伙點(diǎn)上裝設(shè)絲具或分界負(fù)荷開關(guān)的方式，達(dá)到減少10kV線路故障跳閘和提高故障查找效率的目的，是較為經(jīng)濟(jì)可行的辦法。

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