基于10kV配電網的故障監控與處理方案分析

岑耀揚

摘要：文中主要分析了10kV配電網常見故障類型，并針對每種故障通過具體的案例分析提出了處理的方案。

關鍵詞：配電網;故障監控;單相接地;PT斷線;過電壓

中圖分類號：TM732

文獻標識碼：A

文章編號：2095-6487（2019）01-0028-02

0引言

10kV配電網涉及面廣、影響面大，是重要的公用基礎設施，它直接關系到工農業生產、市政及廣大人民生活到呢個安全可靠供電的需要。如何正確有效地判斷、查找、處理配電線路故障，縮短停電時間，及時恢復供電尤為關鍵。[1]

1 10kV配電網監控模式簡介

10kV配電網故障監測系統主要是指安裝在配電架空線路上，和斷路器及FTU等設備完成一體化配置的前端采集系統，以實現對配電網實時運行狀態的全面監測。通過監測系統對故障電流、故障電壓以及短路信號的監測，可快速判斷故障類型和故障區間定位，同時發出報警信號，有利于配電網運維人員更加及時、高效的定位并處理故障，防止故障進一步擴大，縮小停電范圍。

2 10kV配電網常見故障類型分析

2.1單相接地故障

10kV配電網發生最常見的故障之一就是單相接地故障，表現為故障相電壓降低，非故障相電壓升高，零序電壓3U0大幅升高;當發生完全接地時，故障相電壓降為零，其余兩相電壓反而升高質線電壓并保持不變，零序電壓3U0升得最高;而發生間歇性接地故障時，故障相電壓時減時增，非故障相電壓時增時減，或有時正常。[2]

當配電網發生單相接地故障時，監測系統主要的警示信息表現為絕緣監測裝置發出警鈴同時對應的光字牌閃爍，電壓設備指示電壓下降甚至為零。配電網運維人員應結合信號設備、接地選線裝置等各類信息，分析中性點位移電壓和各相對地電壓的變化，查明哪條線路發生了接地故障。

2.2PT斷線故障

（1）當PT高壓熔斷器熔斷一相時，熔斷相的接地電壓表指示電壓接近為零，其他兩相電壓電壓正常

或略低，功率讀數不準確。熔斷線的線電壓偏低，三相電壓不平衡。且PT熔斷相的低壓側有零序電壓，電壓值大于接地限值，接地裝置將發出PT斷線信號。

（2）當PT低壓熔斷器熔斷一相時，各相電壓的表現和高壓熔斷器發生熔斷時的現象基本相同，但由于熔斷發生在PT的二次側，僅僅影響發生熔斷的該相電壓，不會有零序電壓。所以可以利用電壓表來測量對比熔斷器兩側的電壓來判斷是否發生了PT低壓熔斷器熔斷故障。

2.3諧振過電壓

在10kV中性點不接地系統中很容易發生諧振過電壓，尤其是在系統發生單相接地時很容易產生分頻諧振。當發生諧振時，相間電壓不變，PT三角會出現諧振頻率電壓，中央信號會發出“系統單相接地”信號。所以，若不仔細分析其電壓變化，很容易誤會為系統單相接地故障。

諧振過電壓主要分為基波諧振、高頻諧振和分頻諧振。當發生基波諧振時，一相或兩相的電壓下降但不為零，而其他相電壓升高超過線電壓;當發生高頻諧振時，對地電壓的過電壓小于或等于4倍相電壓，三相對地電壓一起升高超過線電壓;當發生分頻諧振時，三相對地電壓依次升高，并在特定的1.2到1.4倍相電壓間作低頻擺動。

3故障案例分析

3.1單相接地故障分析

故障現象：某10kVXX線發生A相零序接地故障。

故障分析：10kV零序接地故障是10kV配電網比較常見的接地故障，發生的原因的種類主要有：

（1）雷擊過電壓造成線路設備對地放電或者由于線路絕緣子臟污在陰雨或濕度較高的天氣發生對地閃絡而引起接地;

（2）過高竹樹木、飄掛搭線、外力破壞等引起短路接地;

（3）小動物觸碰跌落式熔斷器、避雷器、變壓器接線柱等設備或者小動物進入高壓電纜分支箱、高壓配電柜等造成短路接地;

（4）10kV線路設備如線路隔離開關、跌落式熔斷器殘舊老化造成絕緣不良，導致出現接地現象。

故障查找：

（1）可通過10kV配電網故障監測系統明確線路故障范圍和性質，并根據巡視記錄、環境特點和客戶反映情況，優先巡查這些隱患點。

（2）巡查架空線路的運行情況如是否有樹木、異物壓在導線上面或者距離太近，導線扎線、接頭、引下線是否燒斷，導線是否有燒傷痕跡，導線有無斷線并墜落地面。

（3）查看配變及周邊地基下是否有遭受雷擊的小動物，查看瓷瓶、避雷器、隔離開關絕緣部分是否被擊穿，看跌落式熔斷器的熔絲是否熔斷，查看絕緣子是否有閃絡、發電痕跡，玻璃絕緣子是否自爆、掉串，瓷橫擔、懸式絕緣子是否爆裂，橫擔是否變形等。[3]

本案例中故障發生時天氣晴朗，可排除由于雷擊或其他天氣引起的接地。經運維人員沿線巡視排查，沒有發現有樹木倒靠及漂移物掛靠等異常現象，檢查各專用變配電設備也沒有異常情況，同時發現該10kV線路#8桿A相硅橡膠柱式絕緣子固定導線不牢，確認其導線跌落橫擔而導致發生故障。

故障處理：向調度申請將故障線路隔離，由其他環網線路轉供非故障區域，恢復非故障區的供電，同時將同桿架設雙回路的另一條線路停電。安排運維人員將故障線路A相跌落橫擔的導線綁好在絕緣子上，并檢查桿上無留物后向調度申請恢復供電。

3.2PT高壓側熔斷器熔斷故障處理

故障現象：該10kV系統為中性點不接地系統，10kVPT為高壓側星形接線，中性點直接接地接線方式，經測量判斷發生了高壓側熔斷器熔斷事故。

故障分析：造成PT高壓側熔斷器熔斷事故的原因主要有：

（1）PT的低壓側二次回路或設備發生短路故障，但由于低壓側熔斷器選用的額定熔斷電流過大未能熔斷而導致高壓側熔斷器熔斷;

（2）PT內部發生故障如匝間短路、相間短路或接地故障等引起PT高壓側熔斷器熔斷;

（3）在10kV中性點不接地系統當發生單相接地時，由于非故障相的電壓升高至線電壓，從而引起高壓熔斷器熔斷。尤其是在發生間歇性弧光過電壓時，更會產生數倍的過電壓，從而產生鐵磁諧振過電壓，引發熔斷器熔斷。經運維人員試驗檢查確定，該PT內部完好，二次側回路正常，沒有異常現象。因此判斷為是弧光過電壓而造成的高壓熔斷器熔斷。

故障處理：停用故障PT，并取下低壓側熔斷器以防止其向高壓側反充電，然后再安排檢修人員更好高壓側熔斷器。

3.3諧振過電壓故障處理

故障現象：某10kVII段母線電壓突然發生異常報警，母線電壓數據顯示為Ua：8.7kV，Ub：5.6kV，Uc：5.0kV。

故障分析：當發生單相接地故障時，應有故障相電壓下降為零，非故障相電壓上升;當發生PT熔斷器熔斷時，應表現熔斷相電壓為零，其他相電壓保持不變。若是由于PT中性點接地不良造成中性點電位位移，而導致母線三相電壓不平的話，應在投運時就會發生該現象。所以，根據分析可以將上述三種可能發生的故障排除，提出了發生電網諧振過電壓的可能性。

當10kV配電網發生如瞬間弧光接地或者斷路器突然合閘的情況使，由于沖擊導致母線某相電壓瞬間升高，導致其三相對地電壓不平衡而發生中性點電壓位移，若此時剛好滿足諧振參數就很容易產生諧振過電壓，表現為有母線電壓接地告警信號，三相電壓發生偏移，消弧線圈動作等現象。

故障處理：本案例可初步判斷為一起典型的諧振過電壓故障，可通過破壞諧振條件如拉開母線上的接地變（帶有消弧線圈）或者斷開某條出線的斷路器，待母線電壓恢復正常后再將其投入運行。

4結束語

文中對10kV配電網在故障監測系統下常見的故障現象進行了簡要說明，并總結了故障發生的常見原因分析和處理措施，給10kV配電網人員提供了故障處理的參考，以提高故障處理效率。

參考文獻

[1]鄭宗安.提高供電可靠性的探討[J].中國電力，2002，35（4）：32-34.

[2]施慎行，董新洲，吳家華，等.配電線路單相接地故障自愈方案[J].電力自動化設備，2012，32（11）：97-101.

[3]齊鄭，張善，楊開增.10kV系統單相接地故障自動隔離與定位技術的研究[J].電力系統保護與控制，2010，38（2）：27-29.