試論配網(wǎng)線路短路故障點的查找方法

田 康 趙驍哲

(國網(wǎng)河北省電力有限公司保定市滿城區(qū)供電分公司)

0 引言

中國特色社會主義現(xiàn)代化建設(shè)不斷取得新成果,各種各樣的基礎(chǔ)設(shè)施紛紛迎來了發(fā)展建設(shè)的高峰期,尤其事關(guān)人民群眾生產(chǎn)生活水平的電力系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施更是如此。但與此同時也必須要看到, 受到自然環(huán)境、運營條件等方面因素的影響, 配網(wǎng)線路仍然存在短路等一系列故障和問題, 這嚴(yán)重影響了電能供應(yīng)的穩(wěn)定性。在這種情況下, 對配網(wǎng)線路短路故障點的查找方法進(jìn)行研究則尤為重要。

1 配網(wǎng)線路短路故障概述

1.1 應(yīng)了解短路的基本概念

電力系統(tǒng)正常運行的過程中, 其電流、電壓、頻率等電氣參數(shù)都能維持在安全范圍內(nèi), 不會出現(xiàn)運行故障和安全風(fēng)險, 但是在運行條件發(fā)生變化以后, 電力系統(tǒng)將無法正常運行并出現(xiàn)一系列故障, 而短路無疑是其中比較具有代表性的線路故障之一[1]。發(fā)生短路故障以后, 電力系統(tǒng)將難以正常運行, 電能會在短時間內(nèi)發(fā)生急劇變化, 同時還會出現(xiàn)電流突然聚增、電壓降低等情況, 直接影響到整個電力系統(tǒng)的正常供電, 給部分區(qū)域的正常生產(chǎn)生活帶來不利影響。只有采取措施對其進(jìn)行有效處理, 才能規(guī)避短路問題帶來的一系列負(fù)面影響, 而采取合理手段查找短路故障點并進(jìn)行及時搶修, 則是工作的重中之重。

1.2 要了解短路故障的類型

短路故障對電力系統(tǒng)運行有巨大的負(fù)面影響,其可能會影響到供電效率和供電安全等, 在發(fā)生短路故障的情況下快速查找故障點并進(jìn)行處理, 是保證電力系統(tǒng)運行效果的必然選擇。而想要準(zhǔn)確實現(xiàn)短路故障定位, 就必須要對短路故障的類型進(jìn)行了解。

1.2.1 單相短路接地

在出現(xiàn)此類短路故障的情況下, 電力系統(tǒng)中線路一相的一點對地絕緣性能降低, 該相電流經(jīng)由此點流入大地, 會導(dǎo)致電力系統(tǒng)三相平衡系統(tǒng)受到破壞, 此時非故障相的電壓升高到原來的3 倍, 這對電力系統(tǒng)的正常運行必然有巨大的不利影響。在實際工作中,單相接地短路是最常見的電力配網(wǎng)運行故障之一, 出現(xiàn)的幾率非常高、形成原因也比較復(fù)雜, 比如金屬性接地短路就是單相短路接地的一種情況, 其可能出現(xiàn)在一相導(dǎo)線的斷線落地、樹枝碰及導(dǎo)線、跳線因風(fēng)偏對桿塔放電等情況下, 在確定故障點以后很快就能完成搶修。

1.2.2 兩相短路

在兩相短路故障的情況下, 配網(wǎng)線路任意兩相之間直接放電, 這使得通過線路的電流在短時間內(nèi)增大許多倍并在放電點形成強烈的電弧, 進(jìn)而給導(dǎo)線造成破壞, 影響到本地區(qū)的正常供電。從實際工作經(jīng)驗來看, 兩相短路的形成原因比較多, 因風(fēng)兩相碰線、自然災(zāi)害的雷擊、外力破壞等都可能導(dǎo)致這一種短路故障。

1.2.3 三相短路

除了兩相短路和單相短路接地兩種故障之外, 三相短路也是配網(wǎng)線路故障的表現(xiàn)形式之一, 其表現(xiàn)為線路同一地點三相間直接放電, 相比于前兩種短路故障, 其帶來的后果更加嚴(yán)重、處理難度更大, 一般是由于線路倒桿、樹障、外力破壞等情況導(dǎo)致的。

1.3 對配網(wǎng)系統(tǒng)短路故障的應(yīng)對策略進(jìn)行分析[2]

1.3.1 更新技術(shù)與設(shè)備

在長時間運行中, 配網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障的情況幾乎是不可避免, 而通過更新技術(shù)和設(shè)備, 能夠在一定程度上提升配網(wǎng)運行的穩(wěn)定性。在用電需求不斷增長的情況下, 確保一些長期投運的配網(wǎng)線路和設(shè)備得到及時的檢修和處理, 則能夠在一定程度上規(guī)避短路故障。

1.3.2 加大巡檢力度

安排工作人員定期對電力系統(tǒng)設(shè)備線路進(jìn)行檢查和維護(hù), 可以降低其發(fā)生短路問題的概率。在這個過程中應(yīng)著重對關(guān)鍵配電設(shè)備(如絕緣設(shè)備等) 進(jìn)行更新和檢查, 及時發(fā)現(xiàn)其存在的短路風(fēng)險并進(jìn)行處理。

1.3.3 防范外界不良因素

配網(wǎng)線路故障, 尤其是短路故障很大程度上是因為外界環(huán)境因素導(dǎo)致的, 想要規(guī)避短路故障, 需要加強對外界不良因素的控制, 避免風(fēng)力、雷擊、空氣污染、鳥類破壞、人為破壞等情況為線路帶來不利影響。

2 配網(wǎng)線路短路故障點的查找方法

黨和政府高度重視我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè), 特別是電力系統(tǒng)的建設(shè), 更是得到了資金資源、政策制度等多方面的支持, 在短時間內(nèi)取得了階段性成果。但是由于配網(wǎng)線路運行環(huán)境十分復(fù)雜多變, 建成后仍然有受到損壞、發(fā)生故障的可能性, 稍有不慎就可能出現(xiàn)短路等一系列故障, 影響到電力系統(tǒng)的正常運行[3]。而對配網(wǎng)線路短路故障點進(jìn)行準(zhǔn)確查找, 是解決短路故障、保證系統(tǒng)正常運行的必然選擇, 具體來說, 配網(wǎng)線路短路故障點的查找方法包括:

2.1 單相接地短路故障排查

我國的電力系統(tǒng)已經(jīng)十分完善, 但是在運行過程中仍然不可避免地會受到各種要素的影響而出現(xiàn)故障, 不同的誘發(fā)因素可能會造成不同類型的短路故障、帶來不同的負(fù)面影響。比如單相接地短路故障就是比較常見的短路問題之一, 工作人員應(yīng)結(jié)合其所具有的特征、性質(zhì), 采取針對性的查找措施進(jìn)行定位。所謂的單相接地短路故障, 指的是在中性點直接接地系統(tǒng)處于單相接地狀態(tài)下出現(xiàn)的短路故障, 此時線路當(dāng)中的電流非常大, 遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于系統(tǒng)的安全額定范圍,會對系統(tǒng)正常運行造成巨大的負(fù)面影響。此時工作人員必須要確定故障所在的位置并隔離該故障點, 避免單相接地電流數(shù)值過大導(dǎo)致一系列問題。目前, 工作人員常采用中性點部分接地的方式進(jìn)行處理。在出現(xiàn)單相接地短路故障的情況下, 電力系統(tǒng)的保護(hù)裝置會自動運行、發(fā)出保護(hù)動作, 系統(tǒng)供電將會自動停止。在進(jìn)行故障巡查工作的過程中, 工作人員需要第一時間對容易出現(xiàn)短路故障的位置進(jìn)行檢查, 確定查找范圍內(nèi)的桿塔有無倒塌、線路是否中斷等情況, 為了保證短路故障查找的速度和效率, 還需要根據(jù)轄區(qū)實際情況初步預(yù)測故障線路位置, 并且對推測的故障線路實行瞬間試送電, 并測量此線路電流值, 如果發(fā)現(xiàn)中性線出現(xiàn)電壓且電壓值達(dá)到50V, 可以判斷此線路出現(xiàn)了單相接地短路故障[4]。在確定短路故障的具體線路以后, 工作人員還需要采取措施對其進(jìn)行排除, 比如要第一時間退出非故障相的運行, 對故障線路進(jìn)行獨立供電, 通過鉗形計量設(shè)備對故障相、中性線等的電流大小進(jìn)行測定, 在故障相隔中性線的電流測定值相差較多的情況下, 可以確定故障點確實存在于這一線路當(dāng)中, 在此基礎(chǔ)上可以根據(jù)測量得出的電流差辨別故障方向, 在反復(fù)測量試驗以后, 對定位的短路故障點進(jìn)行處理修復(fù)。

2.2 相線與中性線短路故障排查

相線與中性線短路故障也是比較常見的配網(wǎng)短路故障, 工作人員在查找相線與中性線短路故障點的過程中, 要考慮到其特殊性, 根據(jù)出現(xiàn)此類故障以后線路變化特點進(jìn)行查找。在查找的過程中應(yīng)首先確定變壓器, 對推測出現(xiàn)故障的變壓器進(jìn)行檢查, 確定其有無異響, 同時還需要觀察故障相的用戶燈亮度, 并在其與其它相亮度存在較大差異的情況下, 判定短路故障的位置[5]。特別需要提到的是, 在出現(xiàn)故障的相線中電流值會遠(yuǎn)超常規(guī)范圍, 甚至可以達(dá)到上百安, 因此在進(jìn)行工作的過程中, 工作人員必須要對故障相進(jìn)行隔離, 避免短路故障給非故障相帶來的負(fù)面影響,使其他仍然能夠正常運行的電氣設(shè)備不受損害。另外, 在進(jìn)行檢查的過程中要暫時中斷非故障相線的負(fù)荷供電, 只對故障相獨立送電, 并對分支線電流大小實施測量。在分支線與配電柜二者的電流大小相當(dāng)、同中性線電流值大概保持一致的情況下, 可以判斷后段線路內(nèi)有嚴(yán)重的故障問題。另外, 還可以通過定位預(yù)測排查法來逐一排查故障線路, 在開關(guān)合閘的過程中對斷路器進(jìn)行觀察, 如果斷路器發(fā)出動作, 可以判定其存在短路故障, 在此基礎(chǔ)上利用電流測量設(shè)備確定故障的具體位置, 也是有效的短路故障查找方法。

2.3 相線間短路故障排查

在實際工作中, 配網(wǎng)線路短路故障點的查找難度比較大, 工作人員必須要在充分了解各種短路故障成因和表現(xiàn)的情況下進(jìn)行查找, 才能取得高效準(zhǔn)確的查找結(jié)果。相線間短路故障也是比較常見的短路故障,它會導(dǎo)致瞬時電流過大、損壞熔斷器等問題, 在短路比較嚴(yán)重的情況下, 還可能造成熔體下樁頭的回電現(xiàn)象, 給工作人員帶來嚴(yán)重的安全威脅, 此時如果工作人員沒有按照安全規(guī)程開展安全防護(hù)和正確操作, 其人身安全也可能受到影響。在發(fā)現(xiàn)配網(wǎng)線路出現(xiàn)相間短路故障以后, 工作人員應(yīng)根據(jù)其表現(xiàn)形式的嚴(yán)重程度進(jìn)行查找, 比如在發(fā)現(xiàn)熔體損壞現(xiàn)象的情況下, 就需要首先對熔體下樁頭進(jìn)行排查, 確定其有無回電現(xiàn)象。在確定有回電現(xiàn)象的情況下, 利用萬用表對電壓進(jìn)行深入測量, 經(jīng)過測量明確得出具體出現(xiàn)短路問題的相別[6]。此外, 還需要利用電流測量設(shè)備測量分支線, 及時發(fā)現(xiàn)特殊的電流數(shù)據(jù)并據(jù)此判斷故障點所在位置。

2.4 故障排查注意事項

配網(wǎng)線路短路故障點的查找方法比較復(fù)雜, 除了上文已經(jīng)提到的幾方面查找技術(shù)手段之外, 還需要考慮以下幾方面注意事項: 第一, 采用通訊信息傳輸系統(tǒng), 對工作人員進(jìn)行集中調(diào)配, 保證所有工作人員能夠第一時間到達(dá)故障所在位置并進(jìn)行排查處理, 同時為桿上排查人員與地面指揮人員間提供信息溝通的渠道, 保證故障查找工作的效率。第二, 在檢查短路故障的過程中, 工作人員應(yīng)及時發(fā)現(xiàn)不同線路負(fù)荷的變化情況, 在某一線路電流、電壓發(fā)生變化的情況下,對其是否存在突發(fā)性單相接地故障進(jìn)行判斷, 保證配網(wǎng)線路短路故障點的查找效果。第三, 在配網(wǎng)線路短路故障排查結(jié)束以后, 對中性線連接處進(jìn)行緊固, 避免因中性線斷開而導(dǎo)致電壓急劇上升問題, 保證用戶用電設(shè)備的安全性。第四, 為了確保配網(wǎng)線路短路故障點的查找效果, 工作人員應(yīng)提前對排查工具、設(shè)備等進(jìn)行檢查, 并嚴(yán)格按照操作規(guī)程開展具體操作, 避免不必要的安全風(fēng)險[7]。最后, 通過測定電流判斷是否存在短路故障, 是實際工作中比較常見的方法之一, 在測量配網(wǎng)線路電流的過程中, 工作人員應(yīng)合理利用電流計量設(shè)備(如鉗形電流表) 提升測量的準(zhǔn)確度, 從而更好地判斷短路故障點的位置, 避免因測量精度不足而影響到配網(wǎng)線路短路故障點的查找效果。

3 結(jié)束語

電力系統(tǒng)的運行效果直接決定著廣大人民群眾的生產(chǎn)生活質(zhì)量, 也影響著現(xiàn)代化社會的經(jīng)濟(jì)建設(shè)水平, 因此必須要采取措施以應(yīng)對配網(wǎng)線路故障。短路故障是常見的故障情況之一, 其會導(dǎo)致配網(wǎng)線路無法正常供電甚至造成安全問題, 因此必須要根據(jù)實際工作經(jīng)驗, 采取措施對各種短路故障進(jìn)行排查, 在準(zhǔn)確定位的基礎(chǔ)上采取措施進(jìn)行處理, 避免產(chǎn)生負(fù)面影響。另外, 還需要在工作中不斷積累經(jīng)驗、總結(jié)規(guī)律, 不斷提出更具應(yīng)用價值的配網(wǎng)線路短路故障點的查找方法。