基于10kV配電網(wǎng)的故障監(jiān)控與處理方案分析

岑耀揚(yáng)

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

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng);故障監(jiān)控;單相接地;PT斷線;過電壓

中圖分類號(hào)：TM732

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-6487（2019）01-0028-02

0引言

10kV配電網(wǎng)涉及面廣、影響面大，是重要的公用基礎(chǔ)設(shè)施，它直接關(guān)系到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、市政及廣大人民生活到呢個(gè)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(shí)間，及時(shí)恢復(fù)供電尤為關(guān)鍵。[1]

1 10kV配電網(wǎng)監(jiān)控模式簡介

10kV配電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是指安裝在配電架空線路上，和斷路器及FTU等設(shè)備完成一體化配置的前端采集系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)的全面監(jiān)測(cè)。通過監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)故障電流、故障電壓以及短路信號(hào)的監(jiān)測(cè)，可快速判斷故障類型和故障區(qū)間定位，同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，有利于配電網(wǎng)運(yùn)維人員更加及時(shí)、高效的定位并處理故障，防止故障進(jìn)一步擴(kuò)大，縮小停電范圍。

2 10kV配電網(wǎng)常見故障類型分析

2.1單相接地故障

10kV配電網(wǎng)發(fā)生最常見的故障之一就是單相接地故障，表現(xiàn)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(dāng)發(fā)生完全接地時(shí)，故障相電壓降為零，其余兩相電壓反而升高質(zhì)線電壓并保持不變，零序電壓3U0升得最高;而發(fā)生間歇性接地故障時(shí)，故障相電壓時(shí)減時(shí)增，非故障相電壓時(shí)增時(shí)減，或有時(shí)正常。[2]

當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要的警示信息表現(xiàn)為絕緣監(jiān)測(cè)裝置發(fā)出警鈴?fù)瑫r(shí)對(duì)應(yīng)的光字牌閃爍，電壓設(shè)備指示電壓下降甚至為零。配電網(wǎng)運(yùn)維人員應(yīng)結(jié)合信號(hào)設(shè)備、接地選線裝置等各類信息，分析中性點(diǎn)位移電壓和各相對(duì)地電壓的變化，查明哪條線路發(fā)生了接地故障。

2.2PT斷線故障

（1）當(dāng)PT高壓熔斷器熔斷一相時(shí)，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(shù)不準(zhǔn)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(cè)有零序電壓，電壓值大于接地限值，接地裝置將發(fā)出PT斷線信號(hào)。

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

2.3諧振過電壓

在10kV中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中很容易發(fā)生諧振過電壓，尤其是在系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)很容易產(chǎn)生分頻諧振。當(dāng)發(fā)生諧振時(shí)，相間電壓不變，PT三角會(huì)出現(xiàn)諧振頻率電壓，中央信號(hào)會(huì)發(fā)出“系統(tǒng)單相接地”信號(hào)。所以，若不仔細(xì)分析其電壓變化，很容易誤會(huì)為系統(tǒng)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(dāng)發(fā)生基波諧振時(shí)，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(dāng)發(fā)生高頻諧振時(shí)，對(duì)地電壓的過電壓小于或等于4倍相電壓，三相對(duì)地電壓一起升高超過線電壓;當(dāng)發(fā)生分頻諧振時(shí)，三相對(duì)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(dòng)。

3故障案例分析

3.1單相接地故障分析

故障現(xiàn)象：某10kVXX線發(fā)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(wǎng)比較常見的接地故障，發(fā)生的原因的種類主要有：

（1）雷擊過電壓造成線路設(shè)備對(duì)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(fā)生對(duì)地閃絡(luò)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(dòng)物觸碰跌落式熔斷器、避雷器、變壓器接線柱等設(shè)備或者小動(dòng)物進(jìn)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(shè)備如線路隔離開關(guān)、跌落式熔斷器殘舊老化造成絕緣不良，導(dǎo)致出現(xiàn)接地現(xiàn)象。

故障查找：

（1）可通過10kV配電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)明確線路故障范圍和性質(zhì)，并根據(jù)巡視記錄、環(huán)境特點(diǎn)和客戶反映情況，優(yōu)先巡查這些隱患點(diǎn)。

（2）巡查架空線路的運(yùn)行情況如是否有樹木、異物壓在導(dǎo)線上面或者距離太近，導(dǎo)線扎線、接頭、引下線是否燒斷，導(dǎo)線是否有燒傷痕跡，導(dǎo)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(dòng)物，查看瓷瓶、避雷器、隔離開關(guān)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(luò)、發(fā)電痕跡，玻璃絕緣子是否自爆、掉串，瓷橫擔(dān)、懸式絕緣子是否爆裂，橫擔(dān)是否變形等。[3]

本案例中故障發(fā)生時(shí)天氣晴朗，可排除由于雷擊或其他天氣引起的接地。經(jīng)運(yùn)維人員沿線巡視排查，沒有發(fā)現(xiàn)有樹木倒靠及漂移物掛靠等異?，F(xiàn)象，檢查各專用變配電設(shè)備也沒有異常情況，同時(shí)發(fā)現(xiàn)該10kV線路#8桿A相硅橡膠柱式絕緣子固定導(dǎo)線不牢，確認(rèn)其導(dǎo)線跌落橫擔(dān)而導(dǎo)致發(fā)生故障。

故障處理：向調(diào)度申請(qǐng)將故障線路隔離，由其他環(huán)網(wǎng)線路轉(zhuǎn)供非故障區(qū)域，恢復(fù)非故障區(qū)的供電，同時(shí)將同桿架設(shè)雙回路的另一條線路停電。安排運(yùn)維人員將故障線路A相跌落橫擔(dān)的導(dǎo)線綁好在絕緣子上，并檢查桿上無留物后向調(diào)度申請(qǐng)恢復(fù)供電。

3.2PT高壓側(cè)熔斷器熔斷故障處理

故障現(xiàn)象：該10kV系統(tǒng)為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，10kVPT為高壓側(cè)星形接線，中性點(diǎn)直接接地接線方式，經(jīng)測(cè)量判斷發(fā)生了高壓側(cè)熔斷器熔斷事故。

故障分析：造成PT高壓側(cè)熔斷器熔斷事故的原因主要有：

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

（2）PT內(nèi)部發(fā)生故障如匝間短路、相間短路或接地故障等引起PT高壓側(cè)熔斷器熔斷;

（3）在10kV中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，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(fā)生間歇性弧光過電壓時(shí)，更會(huì)產(chǎn)生數(shù)倍的過電壓，從而產(chǎn)生鐵磁諧振過電壓，引發(fā)熔斷器熔斷。經(jīng)運(yùn)維人員試驗(yàn)檢查確定，該P(yáng)T內(nèi)部完好，二次側(cè)回路正常，沒有異?，F(xiàn)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(cè)熔斷器以防止其向高壓側(cè)反充電，然后再安排檢修人員更好高壓側(cè)熔斷器。

3.3諧振過電壓故障處理

故障現(xiàn)象：某10kVII段母線電壓突然發(fā)生異常報(bào)警，母線電壓數(shù)據(jù)顯示為Ua：8.7kV，Ub：5.6kV，Uc：5.0kV。

故障分析：當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，應(yīng)有故障相電壓下降為零，非故障相電壓上升;當(dāng)發(fā)生PT熔斷器熔斷時(shí)，應(yīng)表現(xiàn)熔斷相電壓為零，其他相電壓保持不變。若是由于PT中性點(diǎn)接地不良造成中性點(diǎn)電位位移，而導(dǎo)致母線三相電壓不平的話，應(yīng)在投運(yùn)時(shí)就會(huì)發(fā)生該現(xiàn)象。所以，根據(jù)分析可以將上述三種可能發(fā)生的故障排除，提出了發(fā)生電網(wǎng)諧振過電壓的可能性。

當(dāng)10kV配電網(wǎng)發(fā)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(dǎo)致母線某相電壓瞬間升高，導(dǎo)致其三相對(duì)地電壓不平衡而發(fā)生中性點(diǎn)電壓位移，若此時(shí)剛好滿足諧振參數(shù)就很容易產(chǎn)生諧振過電壓，表現(xiàn)為有母線電壓接地告警信號(hào)，三相電壓發(fā)生偏移，消弧線圈動(dòng)作等現(xiàn)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(fù)正常后再將其投入運(yùn)行。

4結(jié)束語

文中對(duì)10kV配電網(wǎng)在故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)下常見的故障現(xiàn)象進(jìn)行了簡要說明，并總結(jié)了故障發(fā)生的常見原因分析和處理措施，給10kV配電網(wǎng)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(xiàn)

[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(dòng)化設(shè)備，2012，32（11）：97-101.

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