淺談10kV 配電線路故障找查及分析

陳勁飛

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司清遠(yuǎn)清城供電局，廣東 清遠(yuǎn) 511500）

經(jīng)過(guò)近年來(lái)的農(nóng)網(wǎng)改造，防雷及防污閃能力有所增強(qiáng)，忽視了對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)的完整構(gòu)建以及對(duì)配電技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新性的開發(fā)，然而10kV 配電線路維護(hù)工作量大，事故仍時(shí)有發(fā)生，為降低各種故障率，盡量縮小停電面積，減短停電時(shí)間，以保證10kV配網(wǎng)能安全可靠的供電、運(yùn)行，需要運(yùn)行人員應(yīng)該掌握線路事故發(fā)生的規(guī)律性，并加入先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用到供電系統(tǒng)工程中，采取有針對(duì)性的措施來(lái)預(yù)防或消除，已經(jīng)成為電力系統(tǒng)發(fā)展的必備基礎(chǔ)，也是滿足人們對(duì)供電需求的重要途徑。因此，本文結(jié)合實(shí)際情況，分析線路故障與配網(wǎng)自動(dòng)化的應(yīng)用。

一、常見故障類型及其原因分析

（一）常見故障原因

1.短路故障：由于10kV 配電線路長(zhǎng)、設(shè)備多、維護(hù)條件差、保護(hù)措施少,故其發(fā)生故障的可能性比較大。具體來(lái)說(shuō)，影響線路正常運(yùn)行的短路故障有速斷跳閘、過(guò)流跳閘。速斷跳閘屬于短路保護(hù)，是保護(hù)設(shè)備的動(dòng)作。其保護(hù)特點(diǎn)是接線簡(jiǎn)單、動(dòng)作可靠、切除故障快，但其保障范圍受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響，不能做到保護(hù)全長(zhǎng)。線路發(fā)生永久性的相間短路時(shí)，相當(dāng)于兩個(gè)電源的直接短接，其與變電站相連的回路上電流很大，變電所的繼電保護(hù)裝置會(huì)也會(huì)按照速斷、過(guò)流定值啟動(dòng)保護(hù)，使得線路跳閘斷電，即過(guò)流跳閘。常見故障有：線路與金屬構(gòu)件短路故障；線路導(dǎo)線懸掛導(dǎo)電物短路故障；竹樹碰觸導(dǎo)線導(dǎo)致相間短路；小動(dòng)物爬到配電變壓器上及高壓電柜內(nèi)造成相間短路造成短路故障；雷電閃絡(luò)短路故障等。

2.接地故障：大多數(shù)為單相接地，再細(xì)分有瞬時(shí)性接地和永久性接地，接地故障比較難以查找，因其不足以引起跳閘，如果變壓器等出問(wèn)題，而跌落式熔斷器尚未跌落，無(wú)明顯判斷標(biāo)志。因?yàn)榻拥毓收洗蚧鹨自谘惨曋邪l(fā)現(xiàn)，故接地故障在夜間帶電較易查找，白天則比較難。常見故障有：竹樹觸碰導(dǎo)線接地故障；線路雷擊斷線接地故障；電纜頭、配電變壓器、避雷器及線路絕緣子雷擊燒毀接地故障等（見圖1 所示）。

3.缺相：架空線路缺相多為斷線不接地故障，多出現(xiàn)在接（跳）線處發(fā)熱，設(shè)計(jì)不當(dāng)受力（如：風(fēng)力，應(yīng)力等）而斷開；雷擊斷線等。通常缺相因電壓偏差大，根據(jù)信號(hào)就能明確判斷。

（二）常見故障的原因分析

配電線路故障的形成原因有很多種，其中可歸納總結(jié)為：自然因素的影響、外力破壞因素的影響、設(shè)備故障因素的影響、管理因素的影響。

1.自然因素的影響

第一，在每年的雷雨季節(jié)，由于架空10kV 線路的路徑較長(zhǎng)，加上其沿涂地形較空曠，附近少有高大建筑物，所以在每年的雷季中常遭雷擊，由此產(chǎn)生的故障是10kV架空線路最常見的。其現(xiàn)象有絕緣子擊穿或爆裂、斷線、避雷器擊穿、配變燒毀等。

第二，在運(yùn)行中由于風(fēng)力過(guò)大，使懸垂絕緣子串傾斜，弧垂增大，空氣絕緣間隙變小，易發(fā)生相間短路、導(dǎo)線燒斷事故。風(fēng)力超過(guò)桿、塔機(jī)械強(qiáng)度時(shí)，使桿、塔傾斜、損壞、導(dǎo)線振動(dòng)、跳躍、碰線，吹起金屬性漂移物碰及導(dǎo)線，可能引起短路使斷路器速斷跳閘。

第三，由于用戶為提高經(jīng)濟(jì)收入，在10kV 配電線路周邊種植大面積的豐產(chǎn)林對(duì)線路造成了干擾和影響，在線路維護(hù)過(guò)程中長(zhǎng)期阻撓線路維護(hù)施工員清除樹障的工作，使樹障不能及時(shí)有效地進(jìn)行清理，從而在大風(fēng)、暴雨等自然災(zāi)害來(lái)臨時(shí)，使配電線路對(duì)樹障產(chǎn)生放電或者風(fēng)災(zāi)刮斷樹枝，砸斷線路從而導(dǎo)致配電故障甚至安全事故的發(fā)生。

2.外力破壞因素的影響

第一，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，工業(yè)園房地產(chǎn)到處開發(fā)，道路縱橫交錯(cuò)，部分配電線路位于公路邊或橫跨道路，容易造成車輛將線路桿塔撞倒或撞斷，引起線路跳閘。目前造成電力線路故障因素中，機(jī)動(dòng)車撞毀電線桿、超高車掛斷導(dǎo)線因素比較突出，另外在電力線路附近工業(yè)園區(qū)及房地產(chǎn)等單位盲目施工，造成倒桿斷線或挖傷、挖斷地下敷設(shè)電纜的現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生，造成大面積停電。

第二，10kV 配電線路周邊的豐產(chǎn)林生長(zhǎng)超過(guò)10kV 配電線路的安全距離，經(jīng)大風(fēng)刮斷樹觸碰導(dǎo)線造成線路接地。

第三，人的行為和小動(dòng)物的活動(dòng)也會(huì)造成線路故障的發(fā)生。塔材被盜、桿塔基礎(chǔ)或拉線基礎(chǔ)嚴(yán)重破壞引起桿塔傾斜或倒桿、倒塔；在裸導(dǎo)線附近放風(fēng)箏，因風(fēng)箏斷線而落掛到線路上引起短路跳閘。鳥類、黃蜂在桿塔上筑巢、停落，在導(dǎo)線上飛行或停留可能造成線路接地或短路事故。高壓配電、電纜分支箱內(nèi)，母線未作絕緣化處理，箱柜體有漏洞等致使小動(dòng)物進(jìn)入引起短路故障。

3.設(shè)備故障因素的影響

一是線路中的某些設(shè)備殘舊，如早期閥式避雷器在日曬雨淋環(huán)境中斷裂造成單相接地。二是由于質(zhì)量及安裝水平等因素，導(dǎo)致戶外設(shè)備間連接接觸面不夠，引起接觸電阻過(guò)大，或較大的負(fù)荷電流引起連接處發(fā)熱、燒毀，致使線路缺相。

4.管理因素的影響

在電力企業(yè)的運(yùn)行管理工作中，影響配電線路安全的主要因素一是巡視不到位，人員技能不高、責(zé)任感不強(qiáng)，對(duì)于導(dǎo)線在運(yùn)行中發(fā)生斷股、磨損及設(shè)備缺陷不能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)。二是消缺不及時(shí)，檢修質(zhì)量低，同時(shí)不清楚消缺管理的具體流程。另外，宣傳、查處和打擊的力度不夠。

二、配電線路故障判斷和尋找

不管線路發(fā)生的故障是瞬間性或永久性的，斷路器重合閘成功與否，都必須對(duì)故障線路進(jìn)行事故巡查，查找出故障發(fā)生的原因，特別是對(duì)可能發(fā)生的故障點(diǎn)的正確判斷尤為關(guān)鍵，它是能否快速隔離故障、恢復(fù)供電的前提。以下是自動(dòng)化開關(guān)實(shí)現(xiàn)故障判斷的特點(diǎn)：

（一）短路故障判斷尋找

三相供配電系統(tǒng)中任意兩相導(dǎo)體間的短路叫做兩相短路，發(fā)生時(shí)短路電流比運(yùn)行電流增大數(shù)倍，并在放電點(diǎn)形成強(qiáng)烈的電弧，燒壞導(dǎo)線，造成中斷供電。三相供配電系統(tǒng)中三相導(dǎo)體間的短路叫做三相短路，是線路上嚴(yán)重的電氣故障，但出現(xiàn)的機(jī)會(huì)極少。

1.10kV 線路一般是采用一段、二段、或三段式電流保護(hù)，過(guò)電流保護(hù)分為速斷、限時(shí)速斷、過(guò)流等。我們可以根據(jù)變電站開關(guān)保護(hù)動(dòng)作情況進(jìn)行初步判斷。如果線路發(fā)生的是電流速斷保護(hù)動(dòng)作，則可以判斷故障點(diǎn)一般是線路兩相或三相直接短路引起的，且故障點(diǎn)在主干線或靠變電所較近的線路可能性較大。因?yàn)樗贁啾Ｗo(hù)動(dòng)作的起動(dòng)電流較大，它是按最大運(yùn)行方式（即躲過(guò)下一條線路出口短路電流）來(lái)整定的，故這種故障對(duì)線路及設(shè)備的損害較大，如線路金屬性短路或雷擊短路等。如果線路發(fā)生的是過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作，一般屬非金屬性短路或線路末端分支線路短路引起。

2.線路分段開關(guān)保護(hù)跳閘判斷尋找。線路分段柱上斷路器一般只設(shè)一種過(guò)流保護(hù)（最大時(shí)限為0.2s），且是采用向負(fù)荷側(cè)逐級(jí)遞減的階梯形時(shí)限特性，故我們可以根據(jù)線路斷路器保護(hù)動(dòng)作逐級(jí)來(lái)判斷是屬哪段（區(qū)域）線路發(fā)生故障。

（二）接地故障判斷尋找

線路其中一相對(duì)地絕緣性能喪失，該相電流經(jīng)由此點(diǎn)流入大地，稱為單相接地，是電氣故障中出現(xiàn)機(jī)會(huì)最多的故障，約占全部故障的60%。危害主要在于在單相接地故障發(fā)生后，此時(shí)可能產(chǎn)生諧振過(guò)電壓，產(chǎn)生幾倍于正常電壓的諧振過(guò)電壓，危及變電設(shè)備的絕緣，嚴(yán)重者使變電設(shè)備的絕緣擊穿，造成線路永久性接地故障，可采用對(duì)線路各支線斷路器進(jìn)行分段試?yán)姆椒?，?lái)判斷故障線路段。

（三）缺相故障判斷尋找

斷線不接地，亦稱缺相運(yùn)行，送電端有電壓，受電端一相無(wú)電流，三相電動(dòng)機(jī)無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)。主要由于保險(xiǎn)絲一相燒斷，耐張桿塔的相跳線因接觸不良或燒斷等。

（四）配電自動(dòng)化的應(yīng)用

自動(dòng)化改造后，線路實(shí)現(xiàn)N+1，當(dāng)發(fā)生以上兩類故障，會(huì)縮小故障點(diǎn)范圍，故障點(diǎn)前后兩個(gè)自動(dòng)化開關(guān)均隔離，線路其它部份均通過(guò)兩個(gè)電源點(diǎn)供電，待故障消除后，恢復(fù)原先運(yùn)行方式。從而達(dá)到降低故障巡視難度，節(jié)省工作人員巡視時(shí)間，快速定位故障點(diǎn)，大大減少故障引起站端跳閘而引起大面積停電事件。

三、加強(qiáng)線路配電自動(dòng)化升級(jí)改造的措施

（一）提高配電自動(dòng)化系統(tǒng)的安全管理

在實(shí)際的供電系統(tǒng)中，通過(guò)對(duì)配電自動(dòng)化系統(tǒng)安全管理的力度加大，而達(dá)到對(duì)配電系統(tǒng)可能要發(fā)生的故障進(jìn)行提前的預(yù)測(cè)，從而能夠在相關(guān)的故障發(fā)生時(shí)采取有效的手段對(duì)事故進(jìn)行及時(shí)的處理，在最短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，這樣一來(lái)，就可有效減小供電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)損失以及故障對(duì)供電系統(tǒng)帶來(lái)的不良影響。例如：配電自動(dòng)化系統(tǒng)大多都安裝了自動(dòng)化斷路器，在發(fā)生故障時(shí)就會(huì)及時(shí)跳閘，只有在故障被處理以后才會(huì)重新閉合。通過(guò)配電自動(dòng)化系統(tǒng)，可以在發(fā)生故障時(shí)，對(duì)電流與電壓的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化的分析準(zhǔn)確的找出故障的發(fā)生位置，并發(fā)出警報(bào)，提醒相關(guān)的操作人員進(jìn)行檢測(cè)與維修，并且在對(duì)故障進(jìn)行排查的過(guò)程中，配電自動(dòng)化系統(tǒng)中沒(méi)有出現(xiàn)故障的路線會(huì)被連接到備用的電源中，從而確保整個(gè)配電系統(tǒng)的運(yùn)行不會(huì)受到小部分故障的影響。

（二）加強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)的改造

雖然配電自動(dòng)化系統(tǒng)在供電系統(tǒng)工程中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但是在電力系統(tǒng)的建設(shè)中，仍然存在著過(guò)于注重供電系統(tǒng)中的變電建設(shè)與輸電建設(shè)的現(xiàn)象，而忽視對(duì)配電系統(tǒng)的建設(shè)，即使在建設(shè)以后，也會(huì)受到各種因素的限制導(dǎo)致其在應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，影響著配電自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)效性的發(fā)揮。例如：戶外的自動(dòng)化設(shè)備容易受環(huán)境影響而失效，常見互感器雷擊；部份地區(qū)通訊信號(hào)不強(qiáng)而導(dǎo)致無(wú)法與自動(dòng)化系統(tǒng)通信；產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題等等。所以，要想更好的解決上述問(wèn)題，對(duì)配電自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行有效的應(yīng)用，就要在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中加快對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的改造進(jìn)程。首先，對(duì)供電網(wǎng)絡(luò)的輸電量進(jìn)行增加，以確保能夠?yàn)橛秒娪脩籼峁┏渥愕碾娔芄?yīng)。其次，就是提高對(duì)城市的配電安全標(biāo)準(zhǔn)，盡最大的努力將現(xiàn)有的城市配電網(wǎng)改為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，并在各個(gè)環(huán)節(jié)以及相關(guān)的重壓部位中對(duì)自動(dòng)化控制設(shè)備以及相關(guān)的檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行安裝，以確保供電系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行。再次，要加大架空線路改造力度，增加防雷措施，以達(dá)保護(hù)線路設(shè)備作用；線路改造，線路通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)際互供，轉(zhuǎn)供，從而達(dá)到自愈能力，提高供電可靠性；強(qiáng)化工作人員掌握對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)能力，從自動(dòng)化設(shè)備建設(shè)、使用、維護(hù)、適用性等各個(gè)方面入手，達(dá)到安全、快捷地判斷線路情況，確保供電可靠性得到質(zhì)的提高。

四、結(jié)語(yǔ)

總而言之，在供電系統(tǒng)中應(yīng)用配電自動(dòng)化系統(tǒng)，已經(jīng)在時(shí)代不斷發(fā)展的過(guò)程中，成為順應(yīng)時(shí)代潮流的必備基礎(chǔ)，同時(shí)也是在供電系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展中，一項(xiàng)不可或缺的技術(shù)。所以，就需要相關(guān)的工作人員，對(duì)配電自動(dòng)化系統(tǒng)重要性做到正確的認(rèn)識(shí)，并將其與先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，在供電系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，將其有效性充分發(fā)揮，從而促進(jìn)我國(guó)電力事業(yè)的快速發(fā)展。