10kV配電線路故障與其自動化運行技術維護研究

國網河南省電力公司駐馬店供電公司 鄭 一 李 杰

10kV配電線路在國內供電系統中應用范圍較廣，但受到不同地區環境的影響，路徑結構較為復雜，加之其本身供電半徑較長，又布置在戶外，故障問題時有發生。不僅如此，10kV配電線路的特殊性，也讓其故障成因較為復雜，需要針對具體情況提出效果、效率較優的處理技術，以此從根本上提高國家電力質量。

1 10kV配電線路故障發生的主要類型

以某地區供電局的內部數據為例，近十年來當地10kV配電線路共出現24次故障，故障類型不同、故障的位置也存在一定的區別，下表1為跳閘故障類別的數據統計表。從表1中的數據可以看出雷擊影響故障的關鍵，而其中絕緣子和電纜頭是雷電主要影響的部位。另外，外界環境的影響也不容易小覷，從該供電局的具體故障處理信息來看，部分情況下都是由于樹木生長造成的故障問題。結合表1數據，可以將10kV配電線路故障分為雷擊故障、設備故障、運行故障以及人類活動故障。總的來看，接地故障是10kV配電線路中較為常見的內容，要想有效處理這一故障，須借助自動化技術實現對線路的維護處理，可以讓配電線路的運行更加可靠，確保故障問題得到妥善解決。

表1 10kV配電線路故障類型分析

智能化、集中化、數字化是當前電路系統發展過程中的核心重點，也是未來的必然發展方向。但從目前來看，自動化技術運行維護工作還面臨諸多挑戰和考驗，需要結合具體的故障類型、故障原因展開針對性分析處理[1]。以某供電局的不完全統計，故障定位占總修復市場的18%，而故障隔離需要消耗的時間較長，其他的常規修復操作所需時間較少，自動化運行技術人才引入后可以實現智能自動處理故障，尤其是故障隔離、故障定位，使故障修復時間縮短。對于10kV配電線路而言，即便是一些小故障也可能會造成較大的負面影響。依靠傳統的人力資源方式完成常規監測和故障處理工作，效率較低、消耗時間較長，并不利于10kV配電線路的穩定發展。在進入信息化、數字化時代后，自動化技術的投入更是勢在必行。

2 10kV配電線路故障發生的主要原因

結合實際數據來看接地故障、短路故障是較為常見也是發生頻率較高的兩種，并且也是造成影響范圍較大的故障類型。線路老化、線路電容變大等都會導致接地故障的發生，而外界環境因素是導致短路故障的主要原因。如鳥窩、樹枝都會影響到10kV配電線路的正常運行。目前，部分10kV配電線路都被安排在空曠環境內，但依然無法完全避免外界環境帶來的負面影響，如暴雨、雷擊等天氣都會導致短路問題出現。10kV配電線路在實際運行的過程中，過流跳閘問題也較為常見，尤其是在農村地區，大型電機的接入可能會產生較高的電流沖擊，進而引發跳閘現象。要想有效降低10kV配電線路故障發生頻率，應根據上述分析，形成有效的預防、監控處理系統。

在提高10kV配電線路本身性能，強化管理運維力度的基礎上，借助自動化技術手段細化日常維護管理工作內容，以此確保電力系統可以得到安全穩定地運行，最大限度確保線路的安全穩定地運行，有效防止故障問題的發生。自動化運行技術的作用價值不僅體現在故障處理上，在故障修復過程中也需要對數據和線路狀態進行實時監控，以此確保修復工作順暢進行。自動化技術投入后可為修復工作提供足夠的支持，智能地處理主干、分支、用戶分界等方面。對于10kV配電線路而言，故障處理決策的落實一方面為公眾創造了便捷和幫助，另一方面也提高了社會供電質量[2]。

3 10kV配電線路中自動化運行技術維護的有效措施

對于10kV配電線路而言，自動化運行技術維護工作的開展，不僅提高了線路本身的可靠性、安全性、穩定性，也是對故障的初步控制和預測判斷。因此，需要結合10kV配電線路的具體情況，設計出針對性的自動化系統，讓故障處理、日常運行得到真正的優化。

3.1 故障定位指示器的應用內容分析

故障定位是自動化運行技術維護工作中基礎功能，旨在幫助工作人員第一時間確定故障問題，展開快速及時地處理。不僅可以讓處理效率得到提高，也是在對10kV配電線路進行監控，提高線路本身的運行安全性。在自動化運行過程中，可以將故障指示器和其他系統配合應用，提高檢測準確性，避免出現錯誤預警。從過往的設計情況來看，故障指示器常被設計在架空線上，和開關柜配合使用可以對故障進行定位和追蹤。在實際應用過程中，如果出現故障問題，指示燈會呈現出有規律地閃爍，調度中心也會立即發布信息指令到工作人員的移動通信設備和終端主頁上。相關人員根據系統指示可以第一時間到場進行故障處理，有效控制故障影響范圍，縮短故障時間，確保供電質量的安全穩定性。

以絕緣子等元件雷電擊穿故障為例，絕緣遙測是目前較為常見的測試手段，檢測靈活性較高，能夠結合監測數據判斷絕緣故障情況。將其和故障指示器應用在一起，能夠更快地定位絕緣故障位置，并且發送預警信號，明確信號指示將故障損失降至最低[3]。在實際應用過程中，這一技術手段面對長線路、大跨度的10kV配電線路也可以精準檢測，判斷線路中是否存在故障區域，并且確定故障位置和故障原因。故障定位設備通過在日常運行中數據的收集匯總實現對數據的監控，一旦電流信號出現故障能夠立刻發現故障并且完成報警，在這樣的情況下，故障排查時間得到了大面積降低，能夠把控更大的供電范圍。

故障指示器的定位功能是最為基礎的，除此之外，還可以實現數據監控、故障檢測等功能。如短路故障，借助故障指示器可以對具體的短路故障進行檢測，幫助工作人員展開針對性的故障處理，切實提高供電的可靠性、穩定性。目前，可以根據實際需要在不同的位置安裝指示器，從而確保線路故障得到快速處理。電壓和電流是10kV配電線路中的核心關鍵，二者相互影響、相互促進，借助故障指示器可以更好地收集、記錄這兩項數據，從源頭規避故障問題出現，有效控制問題，確保電網工作質量和工作效率，保證電網的工作質量。考慮到電壓可能會受到時間的影響，因此在應用故障指示器的過程中，還要加入時間記錄功能，從而更加系統、完善監測電壓變化。

但電壓和時間的關系問題較為復雜，僅依靠故障指示器能夠產生的效果相對有限，要制定出不同的解決方案，一旦指示器出現響動立即按照相應的方法保證線路繼續運行，有效隔離線路，實現智能化、自動化的故障檢測維護技術，有效防止故障問題蔓延，保證其他區域的安全性。在應用故障指示器這種設備進行檢測維護工作，需要搭建良好的反饋機制和通信條件，以此確保不同的故障指示器能夠和控制體系之間實現有效結合一旦設備剛出現問題和故障后在第一時間進行處理，并且詳細記錄設備出現故障的時間等各項數據，為后續的故障處理工作提供參考和幫助。

3.2 饋線自動化技術的應用內容分析

自動化運行技術中饋線自動化開關優勢突出，能夠最大限度滿足10kV配電線路的運行需要，具備動態監控功能，能夠結合故障實際情況選擇合適的饋線自動開關，確保10kV配電線路可以自動運行，避免出現跳閘問題。自動化運行維護技術能夠根據實際情況落實不同的處理手段，核心宗旨在于幫助10kV配電線路正常穩定運行，一定程度控制因故障帶來的經濟損失、電力損失。以永久性故障為例，在線路運行的過程中，如果在初步隔離后依然出現二次跳閘現象，則借助ZB1分支線分階段斷路器實現閉鎖合閘，將故障點隔離。隨后維修人員會在第一時間得到故障信息，并且在相關設備的輔助下完成全域檢測，確定具體的維修故障點位，快速修復故障，恢復供電[4]。

下表2為某供電局提供的自動化開關使用后的工作狀態，從下列數據中可以看出，饋線自動化開關在實際工作過程中應用效率較高，但根據開關的不足，具體應用情況存在一定的差別。相比較而言，智能斷路器效果更優，可以展開更具針對性的故障處理工作，不僅如此，還具有一定的保護裝置，如常見的零序保護和速斷保護等。目前，饋線自動化主要可以分為斷路器、控制器、開關等類型，根據使用位置不同，還可以進一步分為分支用戶分界斷路器、智能負荷開關、智能控制器、智能斷路器。

表2 饋線自動化開關動作統計

以分支用戶分界斷路器為例，主要針對用戶設備問題引發的跳閘故障進行控制，可以將停電影響降至最低。當用戶設備出現故障后，可能會出現側相間短路或者單相接地的那個問題，但分支用戶分界斷路器可以對這一故障進行自動切除，縮小影響范圍，通過對整定保護定值的計算監控，實現饋線自動化。但需要注意的是，無論是斷路器還是開關，都無法完全切除故障，只能夠切斷電流。因此，檢修人員要在第一時間完成對設備的檢修，實現逐段排查，盡可能在最短時間內完成設備的檢查和排除。

饋線自動化在10kV配電線路中應用主要包括柱上復合開關、柱上斷路器等，能夠實現多種保護功能，尤其是在饋線的干線、支線上，借助自動化控制模式，能夠及時切斷電流，如負荷電流、零序電流，完成對故障區域的隔離，最大限度保護重合閘。最為關鍵的是，借助智能自動化設備，可以實現無延時分閘功能，有效解決了傳統開關存在的缺點。簡言之，在使用饋線自動化控制器的過程中需要綜合考慮到線路的實際需求，實現系統的監測控制，配合故障分段隔離手段，有效降低負荷開關的開閉次數。

3.3 實際案例和未來發展分析

以某地區供電局提供的故障處理案例展開分析，在2021年10月9日，供電局收到了多條反映家中停電的信息，一些用戶的電動機出現了燒毀問題。調查后發現是10kV高壓線路出現了故障，但低壓線路依然可以繼續供電。在為客戶安裝了缺相保護器后，減少了不必要的經濟損害。如在10kV配電線路中發出了母線單相接地故障信號，進而出現了跳閘保護工作，重合不成功，故障信號消失，經過實際分析后發現故障是因為外界環境將129號線路砸斷引起的跳閘事故。在106號線路中出現了雙回線雷擊故障，變電站線路開關基于過流保護的角度做出跳閘動作，導致大面積停電[5]。

50min后恢復供電，后續發現是由于該線路路段在遭受雷擊后出現了單相接地故障。當地電力部門和供電企業為了科學、有序地解決故障，從實際發展現狀入手，引入智能化、自動化技術，并且制定了管理計劃，搭建良好的通信環境和控制系統，幫助工作人員更加順暢地完成交流。在10kV配電線路中借助智能化設備，可以實現對智能開關的控制，結合實際數據找到需要保護的單元，并且結合相關保護手段，對線路進行維護，切實提高線路的可靠性。在10kV配電線路中，過流跳閘問題時有發生，另外在使用大型設備時經常會出現較高的電流沖擊，進而導致跳閘問題的產生，借助智能化、自動化設備可以進一步提高排查效果，讓自動化運行技術得到優化。未來還需要應用更多新的技術設備，包括自動接地選線裝置、避雷裝置、單相接地監測系統。

以單相接地故障為例，作為10kV配電線路中最常見的故障類型，通過安裝這一針對性的監測系統可以在發生故障后第一時間顯示接地故障區域位置，配合不同的顏色辯護，第一時間完成對線路的維護管理，減少經濟損失。從10kV配電線路的故障類型來看，自然因素也應該得到關注，在落實自動化運行技術維護中不可忽視。在實際運行過程中，相關部門可以借助傳感器和數據監控軟件，有效防止雷擊等自然環境對輸電線路安全造成的影響。支路熔斷器也是一種自動化運行技術，不僅可以弱化故障威脅，還能夠提高10kV配電線路本身的絕緣強度，確保故障可以得到迅速處理。

4 結語

綜上所述，想要讓10kV配電線路安全穩定地運行，不僅需要掌握相應的故障類型，還需要落實日常化、系統化、規模化的運行檢測維護技術，及時發現線路中存在的問題，讓配電線路可以正常運行。相關部門可以借助全新的技術手段，打造出自動化運行維護，實現自動、智能故障處理，提高10kV配電線路運行質量。