中性點(diǎn)接地10 kV線路故障查找方法研究

摘 要：隨著社會(huì)對(duì)供電可靠性的要求越來(lái)越高，快速查找10 kV線路故障顯得越來(lái)越重要。鑒于此，從各種技術(shù)、管理手段出發(fā)，分析查找中性點(diǎn)接地10 kV線路故障的方法，以求達(dá)到提高供電可靠性的目的。

關(guān)鍵詞：10 kV線路；故障查找；絕緣遙測(cè)；巡視

中圖分類號(hào)：TM727? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：1671-0797（2023）16-0025-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.16.007

0? ? 引言

中性點(diǎn)接地的10 kV配電系統(tǒng)安全性更高，能快速切斷零序故障從而達(dá)到防止社會(huì)人員觸電的目的，這是中國(guó)目前應(yīng)用最廣泛的供電系統(tǒng)之一。10 kV配電線路的故障原因與天氣、線行環(huán)境、設(shè)備健康度等因素密切相關(guān)，綜合考慮各種因素，采用有針對(duì)性的方法才能快速查找10 kV線路故障，從而提高供電可靠性。

1? ? 10 kV線路故障分類

10 kV線路故障類型包括：速斷、過(guò)流、接地。

速斷跳閘是線路相間短路導(dǎo)致的跳閘，短路電流很大，故障點(diǎn)一般發(fā)生在線路前段。

過(guò)流跳閘同樣是線路相間短路導(dǎo)致的跳閘，過(guò)流動(dòng)作電流小于速斷動(dòng)作電流，故障點(diǎn)一般發(fā)生在線路后段。

接地故障也稱為零序跳閘，是10 kV線路與大地形成回路導(dǎo)致的故障跳閘。

2? ? 10 kV線路故障查找原則

10 kV線路故障查找應(yīng)遵循以下原則：1）先巡視主線，后巡視支線；2）先巡視公用設(shè)備，后巡視專用設(shè)備；3）先恢復(fù)主線供電，后恢復(fù)支線供電；4）先恢復(fù)公用設(shè)備供電，后恢復(fù)專用設(shè)備供電[1]。

另外，為提高查找線路故障的效率，在故障后巡視應(yīng)采用“先粗巡，后細(xì)巡” “先人巡，后機(jī)巡”的原則。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，大部分故障點(diǎn)比較明顯，例如斷線、倒桿、倒樹(shù)、變壓器燒毀等故障都比較明顯，因此，先采用粗略巡視和人力巡視，可以快速查找故障點(diǎn)。對(duì)于較為隱蔽的故障點(diǎn)，再采用精細(xì)巡視和無(wú)人機(jī)巡視，能更加全面、準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)線路問(wèn)題。

3? ? 查找10 kV線路故障的方法

發(fā)生10 kV線路故障后，應(yīng)根據(jù)開(kāi)關(guān)動(dòng)作信息、故障時(shí)天氣狀況、故障區(qū)段設(shè)備健康度、故障區(qū)段黑點(diǎn)清冊(cè)等信息綜合分析查找故障點(diǎn)。

3.1? ? 根據(jù)開(kāi)關(guān)動(dòng)作類型確定查找方法

發(fā)生10 kV線路故障后，應(yīng)先查詢開(kāi)關(guān)動(dòng)作信息，確定開(kāi)關(guān)動(dòng)作類型，根據(jù)不同動(dòng)作類型采用不同的方法查找故障。

速斷保護(hù)跳閘：速斷跳閘的最大特征是故障電流非常大，一般比線路正常負(fù)荷電流大幾倍甚至幾十倍，這種情況下故障電流會(huì)導(dǎo)致開(kāi)關(guān)即時(shí)或短延時(shí)動(dòng)作。當(dāng)系統(tǒng)處于最大運(yùn)行方式時(shí)，速斷保護(hù)范圍約占線路全長(zhǎng)的50%；當(dāng)線路處于最小運(yùn)行方式時(shí)，速斷保護(hù)范圍約占線路全長(zhǎng)的15%～20%。因此，當(dāng)開(kāi)關(guān)發(fā)生速斷保護(hù)動(dòng)作時(shí)，故障點(diǎn)一般位于線路前端，此時(shí)，應(yīng)該重點(diǎn)對(duì)前段線路開(kāi)展故障查找。

過(guò)流保護(hù)跳閘：相對(duì)于速斷保護(hù)故障電流來(lái)說(shuō)，過(guò)流保護(hù)故障電流較小，一般來(lái)說(shuō)，過(guò)流保護(hù)動(dòng)作會(huì)配合長(zhǎng)延時(shí)動(dòng)作，過(guò)流保護(hù)的保護(hù)范圍能達(dá)到線路長(zhǎng)度的100%，一般情況下，線路后段發(fā)生故障才會(huì)導(dǎo)致過(guò)流保護(hù)動(dòng)作，此時(shí)，應(yīng)該重點(diǎn)對(duì)后段線路開(kāi)展故障查找。

當(dāng)開(kāi)關(guān)同時(shí)發(fā)生電流速斷保護(hù)和過(guò)流保護(hù)動(dòng)作時(shí)，則意味著故障點(diǎn)位于兩者的共同保護(hù)范圍，所以，此時(shí)故障點(diǎn)大多位于線路中間位置。

速斷和過(guò)流保護(hù)跳閘是線路相間短路造成的，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，這種故障一般是由變壓器、斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、互感器等設(shè)備內(nèi)部故障引起線路相間短路，對(duì)于這種情況，在線路故障巡視時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)檢查設(shè)備外觀是否存在明顯異常。另外，在大風(fēng)天氣下，也可能是飄浮物、傾倒樹(shù)木、松弛的線路弧垂搖擺等原因?qū)е戮€路相間短路。

接地故障也稱為零序跳閘，是10 kV線路與大地形成回路導(dǎo)致的故障跳閘，這種故障可能發(fā)生在線路任何位置，需對(duì)線路全長(zhǎng)開(kāi)展故障查找。

接地故障是10 kV配電系統(tǒng)最常見(jiàn)的故障，導(dǎo)致接地故障的原因非常多，常見(jiàn)的接地故障有：設(shè)備和絕緣子擊穿、樹(shù)木壓在單相導(dǎo)線上、導(dǎo)線與其他物體運(yùn)行距離不足導(dǎo)致放電、絕緣子污閃、導(dǎo)線斷線等。

3.2? ? 根據(jù)故障時(shí)天氣情況確定查找方法

雷電、下雨、大風(fēng)、大霧等特殊天氣容易導(dǎo)致10 kV線路故障，以下詳細(xì)介紹不同天氣下10 kV線路故障的特點(diǎn)。

3.2.1? ? 雷電天氣導(dǎo)致10 kV線路故障的特點(diǎn)

雷電天氣是最容易導(dǎo)致10 kV線路故障的天氣之一，雷電對(duì)10 kV線路的破壞作用主要體現(xiàn)在絕緣破壞，容易導(dǎo)致避雷器、絕緣子、電力設(shè)備等擊穿，從而造成線路故障，這類型的故障點(diǎn)有些比較明顯，在故障巡視中容易發(fā)現(xiàn)，但有些故障點(diǎn)很隱蔽，需要通過(guò)無(wú)人機(jī)巡視、絕緣遙測(cè)等方法才能發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)。值得注意的是，有些情況下，雷電作用于10 kV線路后，并非馬上導(dǎo)致設(shè)備擊穿，而是使設(shè)備絕緣性能下降，在10 kV線路日后運(yùn)行的過(guò)程中，遇上雨天、大霧等天氣時(shí)，這些絕緣性能下降的設(shè)備會(huì)導(dǎo)致線路跳閘。

3.2.2? ? 雨天導(dǎo)致10 kV線路故障的特點(diǎn)

雨天會(huì)降低10 kV線路整體的絕緣水平，尤其是對(duì)于自身有“隱傷”的設(shè)備，這些設(shè)備在干燥、晴朗的天氣下絕緣水平滿足10 kV線路運(yùn)行的要求，但在遇上潮濕的天氣時(shí)，自身的絕緣性能就會(huì)急劇下降，從而導(dǎo)致10 kV線路跳閘。另外，一些安全距離處于臨界點(diǎn)的帶電設(shè)備，在大雨天氣下會(huì)導(dǎo)致10 kV線路相間放電或?qū)ζ渌矬w放電，從而導(dǎo)致10 kV線路跳閘。

這類型的故障點(diǎn)一般較為隱蔽，需要通過(guò)無(wú)人機(jī)精細(xì)巡視或者對(duì)線路分段進(jìn)行絕緣電阻遙測(cè)等方法才能找出故障點(diǎn)。為有效防止此類故障的發(fā)生，在日常線路巡視運(yùn)維中，可使用局放儀測(cè)試、紅外線測(cè)溫等方法檢查線路是否存在放電、溫度異常等缺陷，從而及時(shí)消缺[2]。

3.2.3? ? 大風(fēng)天氣導(dǎo)致10 kV線路故障的特點(diǎn)

大風(fēng)天氣對(duì)10 kV線路的破壞作用主要體現(xiàn)在外力破壞上，大風(fēng)天氣容易導(dǎo)致樹(shù)木傾倒、飄浮物等影響線路運(yùn)行，在這種情況下，應(yīng)重點(diǎn)對(duì)線路樹(shù)障黑點(diǎn)區(qū)段等開(kāi)展故障巡視，提高查找故障點(diǎn)的效率。值得注意的是，大風(fēng)天氣也可能導(dǎo)致弧垂過(guò)大的線路相間短路，這類型故障點(diǎn)的一個(gè)重要特征是：線路多次重合閘成功，且難以找到故障點(diǎn)，往往需要通過(guò)無(wú)人機(jī)精細(xì)巡視才能發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線的放電痕跡，從而確定故障點(diǎn)。

3.3? ? 根據(jù)線路設(shè)備狀態(tài)查找故障點(diǎn)

線路設(shè)備狀態(tài)對(duì)線路運(yùn)行有重要影響，例如：長(zhǎng)期重過(guò)載的變壓器容易發(fā)生溫度過(guò)高、絕緣性能下降、漏油等異常狀況；超期服役避雷器的絕緣性能會(huì)下降；設(shè)備接地電阻不合格則會(huì)導(dǎo)致防雷能力不足；長(zhǎng)期重過(guò)載運(yùn)行的導(dǎo)線容易發(fā)熱燒斷等。

供電企業(yè)在日常工作中應(yīng)對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)并建立清冊(cè)，常態(tài)化監(jiān)控電力設(shè)備健康度，及時(shí)消除設(shè)備缺陷。若在正常天氣時(shí)發(fā)生10 kV線路故障，應(yīng)重點(diǎn)巡視健康度較差的電力設(shè)備，可有效提高查找故障效率。

3.4? ? 根據(jù)線路特殊區(qū)段查找故障點(diǎn)

10 kV線路的常見(jiàn)特殊區(qū)段包括：線路樹(shù)障黑點(diǎn)區(qū)段、外力破壞黑點(diǎn)區(qū)段、線路雷區(qū)區(qū)段等。10 kV線路特殊區(qū)段對(duì)線路運(yùn)行有較大的影響，特殊區(qū)段容易發(fā)生異常情況導(dǎo)致線路故障，例如位于雷區(qū)的線路容易遭受雷擊從而導(dǎo)致線路跳閘，位于外力破壞特殊區(qū)段的線路容易遭受交通意外、野蠻施工等外力破壞。因此，在10 kV線路故障查找時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)對(duì)特殊區(qū)段線路進(jìn)行巡視，可有效提高故障查找效率。

3.5? ? 電纜故障的查找方法

電纜運(yùn)行可靠性較高，隨著社會(huì)的發(fā)展，電纜應(yīng)用越來(lái)越廣泛。由于電纜埋在地下，一旦發(fā)生故障，查找故障點(diǎn)的難度非常大，為全面、準(zhǔn)確查找出電纜故障情況，可采用以下方法對(duì)電纜進(jìn)行測(cè)試。

3.5.1? ? 測(cè)試是否有接地故障

圖1所示為電纜接地故障測(cè)試接線圖，使用絕緣電阻表分別測(cè)量A、B、C相對(duì)地的電阻值，若某相測(cè)量結(jié)果接近0 Ω，則該相存在接地故障。

3.5.2? ? 測(cè)試是否有相間短路故障

圖2所示為電纜相間短路故障測(cè)試接線圖，使用絕緣電阻表分別測(cè)量AB、AC、BC相間電阻值，若某次測(cè)量結(jié)果接近0 Ω，則此兩相之間存在短路故障。

3.5.3? ? 測(cè)試是否有開(kāi)路故障

圖3所示為電纜開(kāi)路故障測(cè)試接線圖，將電纜一側(cè)的A′、B′、C′相短接，在電纜另一側(cè)分別測(cè)量AB、AC、BC相間電阻值，若A相斷線，則AB、AC測(cè)量結(jié)果為∞；若B相斷線，則AB、BC測(cè)量結(jié)果為∞；若C相斷線，則AC、BC測(cè)量結(jié)果為∞。

值得注意的是，若測(cè)量結(jié)果顯示有開(kāi)路故障，必須對(duì)開(kāi)路故障電纜的另一側(cè)進(jìn)行接地故障和相間短路故障測(cè)試，這樣才能全面、準(zhǔn)確測(cè)量電纜故障情況。

1）在電纜另一側(cè)測(cè)試是否有接地故障。

圖4所示為電纜另一側(cè)接地故障測(cè)試接線圖，使用絕緣電阻表分別測(cè)量A′、B′、C′相對(duì)地的電阻值，若某相測(cè)量結(jié)果接近0 Ω，則該相存在接地故障。

2）在電纜另一側(cè)測(cè)試是否有相間短路故障。

圖5所示為電纜另一側(cè)相間短路故障測(cè)試接線圖，使用絕緣電阻表分別測(cè)量A′B′、A′C′、B′C′相的電阻值，若某次測(cè)量結(jié)果接近0 Ω，則此兩相之間存在短路故障。

3.6? ? 架空線路接地故障絕緣遙測(cè)方法

當(dāng)線路長(zhǎng)度較短且變壓器數(shù)量較少時(shí)，可采用整體絕緣遙測(cè)法。采用絕緣電阻表對(duì)線路遙測(cè)前，應(yīng)將待遙測(cè)線路內(nèi)的所有變壓器、電容器等拉開(kāi)，此時(shí)遙測(cè)出來(lái)的電阻值才是線路每一相的絕緣電阻值，否則，絕緣電阻表遙測(cè)的結(jié)果只是線路三相相通的絕緣值，這時(shí)，比真正的單相絕緣值要小許多。

進(jìn)行線路絕緣遙測(cè)時(shí)，應(yīng)對(duì)線路不同點(diǎn)進(jìn)行絕緣遙測(cè)，遙測(cè)后，應(yīng)將多處遙測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，絕緣電阻值較小的一處為故障段。

在正常情況下，同一處遙測(cè)的線路三相絕緣電阻值大致相同，因此，當(dāng)遙測(cè)數(shù)據(jù)顯示其中一相明顯比其余兩相絕緣電阻值小時(shí)，則可以確定該相為故障相，此時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)對(duì)該相進(jìn)行故障巡視。

當(dāng)對(duì)某線路開(kāi)展絕緣電阻測(cè)量后，應(yīng)將測(cè)量結(jié)果與最近一次預(yù)防性試驗(yàn)的絕緣值進(jìn)行縱向比較，若兩者結(jié)果相差較大（絕緣電阻值下降幅度超過(guò)40%以上），則可判斷為線路存在故障。

對(duì)于新建線路，應(yīng)在線路投運(yùn)前進(jìn)行絕緣電阻遙測(cè)，將遙測(cè)數(shù)據(jù)和當(dāng)時(shí)環(huán)境氣溫詳細(xì)記錄下來(lái)，建立完備的線路技術(shù)檔案。在線路投運(yùn)以后，當(dāng)需要對(duì)線路開(kāi)展絕緣電阻測(cè)量時(shí)，應(yīng)將測(cè)量結(jié)果與線路投運(yùn)前的數(shù)值進(jìn)行比較，當(dāng)兩者數(shù)值相差不大時(shí)，可判斷線路絕緣電阻值合格，當(dāng)兩者數(shù)值有明顯變化時(shí)，則說(shuō)明線路存在故障。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，在晴朗天氣時(shí)，10 kV線路單相絕緣遙測(cè)電阻值大于40 MΩ為合格，若測(cè)試中配電變壓器、電容器沒(méi)有拉開(kāi)，則大于30 MΩ即為合格。

4? ? 結(jié)束語(yǔ)

中性點(diǎn)接地的10 kV配電線路應(yīng)用廣泛，針對(duì)不同故障場(chǎng)景采用合適的故障查找方法才能有效提高效率。查找線路故障的方法很多，需要深入理解并靈活選擇各種方法，才能將其有效應(yīng)用到實(shí)際工作中。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 柯俊杰.10 kV配電線路接地故障查找及分析[J].無(wú)線互聯(lián)科技，2011（5）：30-31.

[2] 劉健.10 kV配電線路故障查找和處理方法研究[J].通訊世界，2014（19）：54-55.

收稿日期：2023-04-10

作者簡(jiǎn)介：方搌鵬（1988—），男，廣東臺(tái)山人，工程師，研究方向：10 kV線路規(guī)劃建設(shè)、配網(wǎng)運(yùn)行、供電可靠性、故障查找。