10 kV配電線路故障查找與處理方法

邸海峰，菅文志

(國網黑龍江尚志市電業局有限公司，哈爾濱 140000)

10 kV配電體系屬于中壓網絡，在配電系統中的主要任務是承擔高壓和低壓負荷，也是系統和用戶的交互樞紐，一旦在運行過程中發生問題又無法及時解決，就會影響到電網整體性能。10 kV配電線路具有以下幾大特性：連接點較多，覆蓋區間較大，線路設計復雜，并且會受到外部條件干擾。怎樣確保10 kV配電體系發揮出應有效用，解決10 kV配電線路運行過程出現的問題，已然是擺在電力領域面前的難題。

1 單相接地故障的危害

1.1 損壞配電設備

一旦配電線路在運行過程中出現單相接地問題，電壓參數就會出現波動，本身處于標準范圍的電壓變為諧振過電壓。由于諧振過電壓嚴重超出標準區間，負載電流和端口電壓急劇攀升，超過線路可以承擔的最大指標，由此便會向外放電，導致變電設備的絕緣能力下降，甚至會出現擊穿等問題，嚴重影響中性線和相線的穩定，致使老化磨損程度上升，威脅系統的穩定運行，還有可能引起火災等高危事故。

1.2 影響日常生活

如果出現單相接地的問題，相關部門要及時處理，實際檢修過程中要對周邊區域進行停電處理，而這就會影響到正常生產生活，造成一定經濟損失。如果檢修時無法準確定位，或遇到難以處理的問題，這一區域將會持續斷電，直到問題解決后才能恢復供電。

2 故障查找原理

10 kV配電線路如果出現單相接地問題，故障位置的電流指標將趨近零，致使用戶電能供應中斷。所以要及時查明原因，有效解決。

故障檢測。發生單項接地問題后，故障點位的相電壓跳轉為零，致使零序電壓升高，影響相電壓的穩定。在檢測故障原因時，應當從電壓參數著手分析，利用母線配備的電壓互感裝置和三角側電壓進行測定。

故障選線。一旦10 kV配電體系無法正常運行，故障點位的電壓波動就會擴大到線路周邊，出現快速傳輸的暫態行波，在母線檢測位置可以測定到首個反向行波。出現問題后，正常線路和故障線路的相關參數會發生變動，可以通過行波信息判斷故障位置。

故障區段判斷。故障位置的區間測定是隔離的基礎所在。由于中性點接地模式的差異，行波測定只能檢測到接地線路，但無法測定具體故障區間。而出現單相接地問題以后，綜合分析小電流接地問題和行波線路就可以確定故障區間。

故障隔離。進行隔離操作時通常有以下兩種方式：a.隔離故障線路的負載端，先閉合電源側的隔離開關，再閉合負載端開關。這一方案是為了保證裝置的穩定性。b.順序閉合負載端和電源端的隔離開關，不可以調整閉合順序。對于中性點不接地的系統來說，單相接地問題并不會引起暫態回路增多，也無法在短時間內引起負荷供電異常。所以對于封閉型線路來說，可以先斷開負荷側開關，再閉合進線位置開關，由此便可以隔離系統和負荷線路，防止問題擴大化。綜合來說，第二種方案優勢明顯。

3 故障查找過程

如何自動完成故障區間查找并自動隔離故障位置，成為系統穩定運行的關鍵所在。某個系統中存在兩臺主變設備，輸電線路正常運行時，左側為Ⅱ段母線，右側為Ⅰ段母線，母聯開關處于開啟狀態。

單相接地問題自動檢測系統主要是結合實際線路運行情況，測定輸電線路母線電壓參數和開關工況。自愈系統中的每個模塊都能夠有效交互，以典型負荷模型的問題資料為基礎，可以實現接地線路電源位置的隔離操作。自愈系統主要有以下幾大模塊：以傳感設備為核心的數據收集模塊、信息傳輸模塊、數據處理模塊，和開關量檢測模塊。其中傳感設備完成對各個位置的電流、電壓參數收集；通信模塊在接收信號后完成對數據的接收和發送，無需做出邏輯判斷便可以和其他系統有效交互；主控模塊完成對電壓、電流參數，以及開關量的把控，確定實際選線結果，測定線路出現的具體問題并給出相應解決方案，向開關量控制模塊發射驅動信號來完成對應操作。

輸電線路處于正常運行狀態時一旦出現單相接地問題，自愈系統便會啟動。第一步測定工頻電壓指標，實時測定出線位置的電流參數和母線電壓值。進行這一操作之前需要保證輸電線路中各個模塊均配備有自愈系統，同時各個模塊之間可以利用網絡進行交互。自愈過程如下：啟動自愈系統→監測主變設備的工頻參數→系統發生單相接地問題→電流電壓參數測定→接地線路的具體確認→其他設備的選線數據→明確電纜線路的接地位置→跳轉接地線路負載端的母聯開關→閉合進線開關→閉合電源位置開關→自愈功能完成。值得重點注意的是，自愈系統啟動后，要對母線電壓指標進行實時監測，判斷接地問題是否真實出現。一旦自愈系統根據數據分析結果測定電壓參數超過標準范圍，便會確定接地問題的出現，隨后通過測定行波信息來明確線路發生接地問題的位置，并依靠通信模塊和其他系統進行選線信息的交互，根據其他自愈系統給出的選線結果綜合判斷出現接地問題的線路位置。在此之后，跳轉母聯開關和進線開關，給出啟動命令，至此便完成了一次有效的故障自愈操作。

4 故障處理實例

某地區供電部門始建于2016年初，共計覆蓋區間超過210平方公里，下屬員工多達100人次，實際管理用戶數目接近39 000戶，其中屬于低壓模式的用戶量為39 025戶，單項用戶和三項用戶分別32 548戶和6 477戶。縱觀區域內供電企業架設的配電網絡，10 kV及以上的變電站共計19座，主變裝置多達30臺，變電容量超過2 120 MVA；110 kV的變電站共計21座，主變設備超過30臺，變電容量為135 MVA。在近年來的不斷發展過程中，變電站不切實際的投產運轉顯著提升了維護成本，加之管理體系尚未完善，且該地區環境條件惡劣，故障發生次數連年提高，導致人工監測任務量顯著提高，亟需采用自愈系統進行改善。

根據企業的實際發展情況，企業確定在系統中加入自動故障自愈系統。一旦運行過程中發生接地問題，自動開關控制設備隨之啟動，精確測定故障區間，并對其進行隔離操作。對未出現故障的位置重新恢復電能供給，確保電能輸送的穩定程度達到要求。故障自愈系統在完成問題處理后，通過內部的通信模塊將數據信息向上提交，控制中心將發送過來的數據資料存放在數據庫中并對其進行合理分析，完成各線路的遙控、遙信、遙測功能。可以說該項技術集電力技術、測控技術以及通信技術于一體，主控界面為用戶提供信息管理、數據篩選、連接設置和初始化等功能，用戶界面簡潔明了，便于人工操作。

基于相關數據記錄可以發現，該區域供電企業的10 kV配電線路在9月中旬出現了斷電問題，以往采用人工檢測的方式通常要花費2小時以上。但隨著自動檢測系統的引入，可以快速有效確定問題區間，僅耗時20分鐘就完成了一次自愈操作，整體上縮短了由于故障造成的停電周期。