架空線地埋電纜混合網(wǎng)絡(luò)快速故障定位研究

蘇煒智 李偉燦

（廣東電網(wǎng)有限責任公司江門鶴山供電局，廣東 江門 529700）

架空線地埋電纜混合網(wǎng)絡(luò)快速故障定位研究

蘇煒智 李偉燦

（廣東電網(wǎng)有限責任公司江門鶴山供電局，廣東 江門 529700）

架空線地埋電纜混合網(wǎng)絡(luò)是城鄉(xiāng)地區(qū)較為常見的配電網(wǎng)絡(luò)形式，快速有效的故障定位，從而排查出故障與非故障設(shè)備，將顯著提高故障處理的效率，減小停電的影響程度。現(xiàn)分析了常見的故障定位方法，結(jié)合架空線地埋電纜混合網(wǎng)絡(luò)的特點，提出了一種按設(shè)備故障發(fā)生的可能性大小進行優(yōu)先排序，分層分段的優(yōu)化定位策略。最后通過某供電局的實際故障案例，表明提出的定位策略具有實用價值。

配電網(wǎng)絡(luò)；架空線；地埋電纜；故障定位

0 引言

隨著城區(qū)電網(wǎng)升級改造的推進，越來越多的城區(qū)采用電纜供電，這使得城鄉(xiāng)結(jié)合地區(qū)的配電網(wǎng)絡(luò)中，既含有架空線路，又混有地埋電纜線路。這種網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備數(shù)目、種類較多，當發(fā)生故障時，運行人員需要在大量設(shè)備里排查出故障設(shè)備，實現(xiàn)故障定位。這一方面影響了故障定位的效率，另一方面加大了運行人員定位故障的難度。為提高定位效率，減小停電的影響程度，有必要研究架空線地埋電纜混合網(wǎng)絡(luò)的快速故障定位優(yōu)化策略。本文首先分析了常用的三種故障定位方法，分別是故障巡視、儀表試驗和故障指示器的應(yīng)用。然后結(jié)合架空線地埋電纜混合網(wǎng)絡(luò)的特點，提出了從兩個方面進行優(yōu)化的故障定位策略——通過將網(wǎng)絡(luò)分為干線層面和支線層面，實現(xiàn)定位策略的分層分段；通過研究設(shè)備故障發(fā)生的可能性，提出一種按可能性大小進行優(yōu)先級別排序的定位策略。某供電局的實際故障案例表明，本文提出的處理策略具有實用價值。

1 常用的故障定位方法

1.1 故障巡視

全面故障巡視即故障發(fā)生后，運行人員對照一次線路接線圖，對圖上所有設(shè)備進行檢查，通過留意設(shè)備的外觀、聲響、味道等痕跡，判斷設(shè)備狀況。由于故障停電線路隨時有送電的可能，故障巡視過程中必須始終認為巡視設(shè)備帶電。故障巡視是故障定位最首要的方法，不管晝夜巡視都能進行，而且作業(yè)風險低，人員需求少。但缺點是所需時間長，且只有在故障痕跡明顯的情況下有效，并在很大程度上受地形的限制。

1.2 儀表試驗

儀表試驗是利用設(shè)備在健康狀況下和故障狀況下的參數(shù)區(qū)別，判斷肉眼難以觀察的故障，如發(fā)生在地埋電纜或變壓器內(nèi)部的故障。常用的儀表有絕緣電阻表和電纜故障定位儀。絕緣電阻表通過將一定的直流電壓施加到被測設(shè)備上，測量不同相間、相與地之間的電阻。試驗時必須做好感應(yīng)電和反送電風險的控制措施，并提前斷開被測設(shè)備在試驗回路的所有可能通路。儀表試驗能精確地定位故障位置，對于長距離的線路無需沿線檢查，不會受到地形影響，能有效定位設(shè)備內(nèi)部或難以觀察故障痕跡的故障，是故障巡視的輔助手段。其缺點是儀表運輸不方便，作業(yè)相對復雜，而且絕緣電阻受天氣影響較大。

1.3 故障指示器的應(yīng)用

線路故障指示器，是應(yīng)用在配電線路、電力電纜及開關(guān)柜進出線上，用于指示故障電流流通的裝置。一旦后段線路發(fā)生故障，故障指示器由白色變成紅色，說明此處流過了短路電流或接地電流。除了能定位故障位置，故障指示器還能定性故障類型，是發(fā)生單相故障還是相間故障。線路故障指示器能快速縮小故障區(qū)域，對于架空線路和地埋電纜故障，其效果尤為明顯。缺點是每次發(fā)生故障后必須更換動作的故障指示器，而且需要在網(wǎng)絡(luò)停電的情況下更換，影響供電可靠性。

2 架空線地埋電纜混合網(wǎng)絡(luò)的快速故障定位優(yōu)化策略

2.1 分層分段的定位策略

架空線地埋電纜混合網(wǎng)絡(luò)普遍采用干線—支線形式的接線，因此，將網(wǎng)絡(luò)分為干線層面和支線層面，若支線層面下還有支線，則設(shè)置多級支線層。在故障定位時，從干線層開始，到各級支線層，逐層檢查設(shè)備，逐步縮小故障區(qū)域。另外，充分利用變電站饋線開關(guān)的跳閘信息和配電線路斷路器的分段功能進行判斷。變電站饋線開關(guān)都配有速斷保護和過流保護，根據(jù)繼電保護的選擇性，在配電線路出現(xiàn)大故障電流時速斷保護動作，此時往往故障點位于干線前段，而過流保護動作則故障點有可能位于支線上。配電線路上的柱上斷路器和高壓開關(guān)柜也能感知故障電流，從而動作于跳閘。因此，通過綜合動作的保護信息和斷路器的動作情況，能將干線分成若干段，縮小故障區(qū)域。

2.2 按優(yōu)先級別的定位策略

根據(jù)設(shè)備故障發(fā)生的可能性，對故障定位策略進行優(yōu)化，優(yōu)先檢查可能性大的設(shè)備。架空線地埋電纜混合網(wǎng)絡(luò)中存在相當多的電纜線路，造成網(wǎng)絡(luò)的電容參數(shù)較大，而且城鄉(xiāng)地區(qū)有相當大比重的工業(yè)用戶，這些用戶在間歇期往往減小生產(chǎn)甚至停止生產(chǎn)，令網(wǎng)絡(luò)輕負載運行，從而運行電壓偏高。一旦網(wǎng)絡(luò)發(fā)生最為常見的單相接地故障，盡管網(wǎng)絡(luò)在原則上可繼續(xù)運行1～2h，但較大的潛供電流往往會加速故障設(shè)備的絕緣損傷速度，在很短的時間內(nèi)故障由單相接地發(fā)展為更嚴重的故障，例如柱上臺架的單相避雷器閃絡(luò)接地發(fā)展為避雷器爆裂，導致其引線搭接到鄰相上造成相間短路。另外由于制作工藝的缺陷，電纜頭和電纜中間接頭也容易發(fā)生故障。因此在故障定位時，應(yīng)優(yōu)先檢查柱上避雷器和電纜頭、電纜中間接頭。

3 案例說明

10kV的B線路位于城鄉(xiāng)地區(qū)，干線是架空線，支線是電纜，網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)干線—支線式分布特點。干線上配置了兩臺柱上開關(guān)，將線路分成三段。干線末端與另一條變電站10kV線路連接，符合轉(zhuǎn)供電條件。B線路的一次接線示意圖如圖1所示。

故障發(fā)生時，B線在A變電站的10kV母線的消弧裝置接地動作，且母線C相電壓報警。短時間后，B線的A變電站開關(guān)跳閘，重合閘不成功。A變電站接收的四遙信息如表1所示。經(jīng)故障巡視后發(fā)現(xiàn)，B線上的10T1開關(guān)跳閘，#24開關(guān)未動作。

圖1 B線一次接線示意圖

表1 A變電站接收的四遙信息

故障定位過程如下：

綜合保護動作情況和干線上10T1開關(guān)、#24開關(guān)動作情況，可以判斷故障區(qū)域在10T1開關(guān)至#24開關(guān)之間。于是退出10T1開關(guān)的重合閘壓板，在該開關(guān)斷開的情況下，遙控合上B線A變電站開關(guān)，恢復10T1開關(guān)前段線路正常供電。同理，斷開#24開關(guān)，后段線路由另一條變電站出線轉(zhuǎn)供。

對10T1開關(guān)至#24開關(guān)之間的干線進行故障巡視，沒有發(fā)現(xiàn)故障痕跡，于是進行支線層的故障定位。支線層有三條支線電纜、一個配電站和兩臺臺架變壓器，較容易發(fā)生故障的位置有三條電纜的電纜頭、柱上避雷器和C支線的電纜中間接頭。通過故障巡視得出電纜頭和避雷器均沒有發(fā)生故障，所以利用絕緣電阻表試驗C支線電纜。試驗結(jié)果為：A相70 000MΩ，B相68MΩ，C相82MΩ，三相絕緣值嚴重不平衡。由此將故障定位在C支線電纜上。

在隔離C支線后，B線全線恢復供電。C支線電纜挖出來后可看出電纜中間接頭爆裂，證明是電纜中間接頭引起相間短路。

4 結(jié)語

本文分析了常用的故障定位方法，結(jié)合架空線地埋電纜混合網(wǎng)絡(luò)的特點，提出了一種按優(yōu)先級別、分層分段的快速故障定位優(yōu)化策略。某供電局的實際故障案例，表明本文提出的定位策略效果良好，具有實用價值。

［1］賀家李，李永麗，董新洲，等.電力系統(tǒng)繼電保護原理［M］.4版.北京：中國電力出版社，2010.

2015－12－02

蘇煒智（1988—），男，廣東廣州人，碩士研究生，主要從事配網(wǎng)運行工作。