10kV配電線路故障原因的深度探析

黃華 黃濤 王海波

摘 要：本文對10kV配電線路故障從性質(zhì)和原因等方面進行深入分析，并就故障排查針對性的提出了判斷方法。

關(guān)鍵詞：10kV配電;線路故障;原因探析

引言

10kV配電線路涉及范圍廣、影響面大，應用多。是重要的公用基礎(chǔ)能源設(shè)施，它直接關(guān)系到市政建設(shè)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及廣大人民群眾生活等可靠供電的需要。但是，10kV配電線路多為裸體金屬導線架空線路，線路分支較多，線路較長，特別是邊遠山區(qū)運行環(huán)境惡劣，容易受到極端惡劣天氣影響和人為破壞等因素，導致線路短路、接地故障時有發(fā)生，造成供電可靠性不穩(wěn)定，線路運行維護管理工作難度大的突出問題。

綜合以上，我們有必要對10kV配電線路故障的性質(zhì)和產(chǎn)生的原因進行深入分析。

1配電線路故障分類

1.1 速斷、過流故障

速斷。故障范圍在線路上端，由三相短路或兩相短路造成。主要原因有線路充油設(shè)備（如斷路器、電容器、變壓器等）短路、噴油，春季鳥巢危害、雨季雷電、暴風雨的影響、伐樹砸住導線等自然災害或人為不可遇見因素。

過流。故障范圍在線路下端，由用電負荷突然性增高，超出了線路保護的整定值或三相短路或兩相短路造成，原因基本同上。速斷、過流由于故障范圍較小，故障原因清晰，所以查找起來比較容易。

1.2 接地故障

常見的有線路瞬時性接地故障，線路間歇性接地故障，線路永久性接地故障。全線路范圍內(nèi)均可發(fā)生此類故障，基本上可分為永久性接地和瞬時性接地2種。主要原因有斷線、絕緣子擊穿、線下樹木等原因?qū)е露帱c泄漏。接地故障由于范圍較大，故障原因不明顯，有時必須借助儀表儀器才能確定故障原因。

2故障形成原因

2.1 線路金屬性短路故障

外力破壞造成故障，架空導線或桿上設(shè)備（變壓器、開關(guān)）被外拋物短路或外力刮碰短路，汽車撞桿造成倒桿、斷線，臺風、洪水引起倒桿、斷線。

線路缺陷造成故障，弧垂過大遇大風時引起導線舞動碰線或短路時產(chǎn)生的電動力引起碰線。

2.2 線路引跳線斷線弧光短路故障

線路老化強度不足引起斷線。線路重載接頭連接部位接觸不良引起跳線線夾發(fā)熱燒毀斷線。

2.3 跌落式熔斷器、隔離開關(guān)弧光短路故障

跌落式熔斷器熔絲熔斷引起熔管爆炸或拉弧引起相間弧光短路。

線路老化或過載引起隔離開關(guān)線夾損壞燒斷拉弧造成相間短路。

2.4 小動物短路故障

臺墩式配電變壓器上，跌落式熔斷器至變壓器的高壓引下線采用裸導線，變壓器高壓接線柱及高壓避雷器未加裝絕緣防護罩。

高壓配電柜母線上，母線未作絕緣化處理，高壓配電室防鼠不嚴。

高壓電纜分支箱內(nèi)，母線未作絕緣化處理，電纜分支箱有漏洞。

2.5 雷擊過電壓故障

雷擊直接導致線路設(shè)備相間擊穿短路或絕緣子損壞造成短路。

2.6 線路瞬時性接地故障

人為外拋物或樹木碰觸導線引起單相接地;線路絕緣子臟污，在大霧或毛毛細雨、空氣濕度高的天氣出現(xiàn)對地閃絡(luò)放電形成瞬間接地，一般在天氣轉(zhuǎn)好或大雨過后即消失。

2.7 線路永久性接地故障

外力破壞;線路隔離開關(guān)、跌落式熔斷器因絕緣老化擊穿引起;線路避雷器爆炸引起，多發(fā)生在雷雨季節(jié);雷雨季節(jié)，直擊雷導致線路絕緣子炸裂;由于線路絕緣子老化或存在缺陷擊穿引起，多發(fā)生在污穢較嚴重的地區(qū)。

3故障判斷

不管線路出現(xiàn)的故障是瞬時性或永久性的，斷路器重合閘成功與否，都必需對故障線路進行事故巡查，查找出事故發(fā)生的原因。特別是對可能發(fā)生的故障點的正確判斷尤為關(guān)鍵，它是能否快速隔離故障、恢復供電的前提。

3.1 短路故障

3.1.1 變電站10kV線路一般是采用三段式電流保護，即電流速斷或限時速斷和過電流保護，我們可以根據(jù)變電所線路保護動作信息情況進行初步判斷。如果線路發(fā)生的是電流速斷保護動作，則可以判斷故障點一般是線路兩相或三相直接短路引起，且故障點在主干線或靠變電所較近的線路可能性較大。因為速斷或限時速斷保護動作的起動電流較大，它是按最大運行方式即躲過下一條線路出口短路電流來整定的。所以這種故障對線路及設(shè)備的損害較大，如線路發(fā)生金屬性短路或雷擊短路等。如果線路發(fā)生的是過電流保護動作，一般屬非金屬性短路或線路末端分支線路短路引起。

3.1.2 因為線路柱上斷路器一般只設(shè)一種過流保護，最大時限為0.2秒，且是采用逐級增加的階梯形時限特性。所以我們可以根據(jù)線路斷路器保護動作情況來逐級判斷是屬哪條線路發(fā)生故障。

3.2 接地故障

線路永久性接地故障，要采用對線路支線斷路器進行分段推拉試驗查找的方法，來判斷故障線路段。如果是瞬時性接地故障，則線路的每一點都有可能發(fā)生。

3.2.1 一相對地電壓降低，但不是零值，另兩相對地電壓升高，但沒有升高到倍，這屬于金屬接地。

一是若在雷雨季節(jié)發(fā)生，可能導線被擊斷，電源側(cè)落在不太潮濕的地面上引起的，也可能樹枝搭在導線上與橫擔之間形成接地。

二是變壓器高壓繞組燒斷后碰到外殼上或內(nèi)層嚴重燒損主絕緣擊穿而接地。

三是絕緣子絕緣電阻下降，觀察設(shè)備絕緣子有無破損，有無閃絡(luò)放電現(xiàn)象，是否有外力破壞等因素 。

3.2.2 一相對地電壓升高，另兩相對地電壓降低，這是非金屬接地和高壓斷相的特征。

一是高壓斷線，負荷側(cè)導線落在潮濕的地面上，沒斷線兩相通過負載與接地導線相連構(gòu)成非金屬型接地。故而對地電壓降低，斷線相對地電壓反而升高。

二是高壓斷線未落地或落在導電性能不好的物體上，或線路上熔斷器熔斷一相，被斷開地線路又較長，造成三相對地電容電流不平衡，促使二相對地電壓也不平衡，斷線相對地電容電流變小，對地電壓相對升高，其他兩相相對較低。

三是配電變壓器燒損相繞組碰殼接地，高壓熔絲又發(fā)生熔斷，其他兩相又通過繞租接地，所以，燒損相對地電壓升高，另兩相降低。

3.2.3 三相對地電壓不斷變化，最后達到一穩(wěn)定值或一相降低另兩相升高，或一相升高另兩相降低。

一是這是配電變壓器燒損后又接地的典型特征，某相繞組燒損而接地初期，該相對地電壓降低，另兩相對地電壓升高，當燒損嚴重后，致使該相熔絲熔斷或兩相熔斷，雖然切斷故障電流，但未斷相通過繞組而接地，又演變一相對地電壓降低，另兩相對低電壓升高。

二是平時就存在絕緣缺陷的絕緣子，首先發(fā)生放電，最后擊穿。

3.2.4 一相對地電壓為零值，另兩相對地電壓升高到倍，但很不穩(wěn)定，時斷時續(xù)。

一是扔在高壓帶電體上的金屬物及已折斷變壓器、避雷器、開關(guān)引線，接觸不牢固，時而接觸時而斷開形成瞬間接地。

二是高壓套管臟污或有缺陷發(fā)生閃絡(luò)放電接地，放電電弧是斷續(xù)地，形成瞬間接地。

4故障巡查

4.1短路故障查找

如果是電流速斷（Ⅰ段）跳閘 ，故障點一般在線路的前段;如果是過電流（Ⅱ段）跳閘 ，故障點一般在線路的后段。如果是過電流和速斷同時跳閘，故障點一般在線路的中段。在事故巡線時，除重點巡查大致地故障范圍外，其他地段也要巡查，以免遺漏故障點，延長事故處理時間。

故障查找的總原則是：先主干線，后分支線。對經(jīng)巡查沒有發(fā)現(xiàn)故障的線路，可以在斷開分支線斷路器后，先試送電，爾后逐級查找恢復沒有故障的其它線路。一條10kV線路主干線及各分支線一般都裝設(shè)柱上斷路器保護，按理論上來講，如果各級開關(guān)時限整定配合得很好，那么故障段就很容易判斷查找。在發(fā)生變電所斷路器跳閘的時候，首先應查看主干線柱上分段斷路器及各分支線柱上斷路器是否跳閘，爾后對跳閘后的線路，對照上面講過的可能發(fā)生的各種故障進行逐級查找，直到查出故障點。

另外，對裝有線路短路故障指示器的架空線，還可借助故障指示器的指示來確定故障段線路。

還有一點那就是當查出故障點后，即認為只要對故障點進行搶修后，線路就可以恢復供電，而中止了線路巡查，這樣是非常錯誤的。因為當線路發(fā)生短路故障時，短路電流還要流經(jīng)故障點上面的線路，所以對線路中的薄弱環(huán)節(jié)，如線路分段點、斷路器T接點、引跳線，會造成沖擊而引起斷線，所以還應對有短路電流通過的線路全面認真巡查一遍。

4.2接地故障查找

4.2.1人工巡線法：有經(jīng)驗人員首先分析線路的基本情況。線路環(huán)境（有無樹障）、歷史運行經(jīng)驗（原先容易出現(xiàn)的故障地段），判斷可能發(fā)生的接地點。

4.2.2分段選線法：如果線路上有分支開關(guān)，為盡快查找故障點，可用分斷分支開關(guān)、分段開關(guān)辦法縮小接地故障范圍。由于絕緣子擊穿形成隱形故障，查找起來比較困難，可通過測量絕緣電阻辦法。

4.2.3用鉗型電流表查電纜接地故障。

4.2.4用接地故障測試儀查找故障接地。

5結(jié)論

經(jīng)過上述對10kV配電線路發(fā)生故障的原因進行深度的分析和判斷，掌握了引起線路故障的外在因素。為查找線路故障提供了準確的判斷，給運維人員快速查找、消除線路缺陷，提高供電可靠性提供了行之有效的辦法。

參考文獻

[1]葛少云，朱振環(huán)，劉洪，馬康，劉軍.配電網(wǎng)故障風險綜合評估方法[J].電力系統(tǒng)及其自動化學報，2014.