中性点接地10 kV线路故障查找方法研究.pdf

0引言中性点接地的10 kV配电系统安全性更高，能快速切断零序故障从而达到防止社会人员触电的目的，这是中国目前应用最广泛的供电系统之一。10 kV配电线路的故障原因与天气、线行环境、设备健康度等因素密切相关，综合考虑各种因素，采用有针对性的方法才能快速查找10 kV线路故障，从而提高供电可靠性。110 kV线路故障分类10 kV线路故障类型包括：速断、过流、接地。速断跳闸是线路相间短路导致的跳闸，短路电流很大，故障点一般发生在线路前段。过流跳闸同样是线路相间短路导致的跳闸，过流动作电流小于速断动作电流，故障点一般发生在线路后段。接地故障也称为零序跳闸，是10 kV线路与大地形成回路导致的故障跳闸。210 kV线路故障查找原则10 kV线路故障查找应遵循以下原则：1）先巡视主线，后巡视支线；2）先巡视公用设备，后巡视专用设备；3）先恢复主线供电，后恢复支线供电；4）先恢复公用设备供电，后恢复专用设备供电1。另外，为提高查找线路故障的效率，在故障后巡视应采用“先粗巡，后细巡”“先人巡，后机巡”的原则。根据经验，大部分故障点比较明显，例如断线、倒杆、倒树、变压器烧毁等故障都比较明显，因此，先采用粗略巡视和人力巡视，可以快速查找故障点。对于较为隐蔽的故障点，再采用精细巡视和无人机巡视，能更加全面、准确发现线路问题。3查找10 kV线路故障的方法发生10 kV线路故障后，应根据开关动作信息、故障时天气状况、故障区段设备健康度、故障区段黑点清册等信息综合分析查找故障点。3.1根据开关动作类型确定查找方法发生10 kV线路故障后，应先查询开关动作信息，确定开关动作类型，根据不同动作类型采用不同的方法查找故障。速断保护跳闸：速断跳闸的最大特征是故障电流非常大，一般比线路正常负荷电流大几倍甚至几十倍，这种情况下故障电流会导致开关即时或短延时动作。当系统处于最大运行方式时，速断保护范围约占线路全长的50%；当线路处于最小运行方式时，速断保护范围约占线路全长的15%20%。因此，当开关发生速断保护动作时，故障点一般位于线路前端，此时，应该重点对前段线路开展故障查找。过流保护跳闸：相对于速断保护故障电流来说，过流保护故障电流较小，一般来说，过流保护动作会配合长延时动作，过流保护的保护范围能达到线路长度的100%，一般情况下，线路后段发生故障才会导致过流保护动作，此时，应该重点对后段线路开展故障查找。当开关同时发生电流速断保护和过流保护动作时，则意味着故障点位于两者的共同保护范围，所以，此时故障点大多位于线路中间位置。速断和过流保护跳闸是线路相间短路造成的，根据经验，这种故障一般是由变压器、断路器、负荷开关、互感器等设备内部故障引起线路相间短路，对中性点接地10 kV线路故障查找方法研究方搌鹏（广东电网有限责任公司江门台山供电局，广东 江门 529200）摘要：随着社会对供电可靠性的要求越来越高，快速查找10 kV线路故障显得越来越重要。鉴于此，从各种技术、管理手段出发，分析查找中性点接地10 kV线路故障的方法，以求达到提高供电可靠性的目的。关键词：10 kV线路；故障查找；绝缘遥测；巡视中图分类号：TM727文献标志码：A文章编号：1671-0797（2023）16-0025-03DOI：10.19514/32-1628/tm.2023.16.007Dianqi Gongcheng yu Zidonghua电气工程与自动化25于这种情况，在线路故障巡视时，应重点检查设备外观是否存在明显异常。另外，在大风天气下，也可能是飘浮物、倾倒树木、松弛的线路弧垂摇摆等原因导致线路相间短路。接地故障也称为零序跳闸，是10 kV线路与大地形成回路导致的故障跳闸，这种故障可能发生在线路任何位置，需对线路全长开展故障查找。接地故障是10 kV配电系统最常见的故障，导致接地故障的原因非常多，常见的接地故障有：设备和绝缘子击穿、树木压在单相导线上、导线与其他物体运行距离不足导致放电、绝缘子污闪、导线断线等。3.2根据故障时天气情况确定查找方法雷电、下雨、大风、大雾等特殊天气容易导致10 kV线路故障，以下详细介绍不同天气下10 kV线路故障的特点。3.2.1雷电天气导致10 kV线路故障的特点雷电天气是最容易导致10 kV线路故障的天气之一，雷电对10 kV线路的破坏作用主要体现在绝缘破坏，容易导致避雷器、绝缘子、电力设备等击穿，从而造成线路故障，这类型的故障点有些比较明显，在故障巡视中容易发现，但有些故障点很隐蔽，需要通过无人机巡视、绝缘遥测等方法才能发现故障点。值得注意的是，有些情况下，雷电作用于10 kV线路后，并非马上导致设备击穿，而是使设备绝缘性能下降，在10 kV线路日后运行的过程中，遇上雨天、大雾等天气时，这些绝缘性能下降的设备会导致线路跳闸。3.2.2雨天导致10 kV线路故障的特点雨天会降低10 kV线路整体的绝缘水平，尤其是对于自身有“隐伤”的设备，这些设备在干燥、晴朗的天气下绝缘水平满足10 kV线路运行的要求，但在遇上潮湿的天气时，自身的绝缘性能就会急剧下降，从而导致10 kV线路跳闸。另外，一些安全距离处于临界点的带电设备，在大雨天气下会导致10 kV线路相间放电或对其他物体放电，从而导致10 kV线路跳闸。这类型的故障点一般较为隐蔽，需要通过无人机精细巡视或者对线路分段进行绝缘电阻遥测等方法才能找出故障点。为有效防止此类故障的发生，在日常线路巡视运维中，可使用局放仪测试、红外线测温等方法检查线路是否存在放电、温度异常等缺陷，从而及时消缺2。3.2.3大风天气导致10 kV线路故障的特点大风天气对10 kV线路的破坏作用主要体现在外力破坏上，大风天气容易导致树木倾倒、飘浮物等影响线路运行，在这种情况下，应重点对线路树障黑点区段等开展故障巡视，提高查找故障点的效率。值得注意的是，大风天气也可能导致弧垂过大的线路相间短路，这类型故障点的一个重要特征是：线路多次重合闸成功，且难以找到故障点，往往需要通过无人机精细巡视才能发现导线的放电痕迹，从而确定故障点。3.3根据线路设备状态查找故障点线路设备状态对线路运行有重要影响，例如：长期重过载的变压器容易发生温度过高、绝缘性能下降、漏油等异常状况；超期服役避雷器的绝缘性能会下降；设备接地电阻不合格则会导致防雷能力不足；长期重过载运行的导线容易发热烧断等。供电企业在日常工作中应对电力设备进行监测并建立清册，常态化监控电力设备健康度，及时消除设备缺陷。若在正常天气时发生10 kV线路故障，应重点巡视健康度较差的电力设备，可有效提高查找故障效率。3.4根据线路特殊区段查找故障点10 kV线路的常见特殊区段包括：线路树障黑点区段、外力破坏黑点区段、线路雷区区段等。10 kV线路特殊区段对线路运行有较大的影响，特殊区段容易发生异常情况导致线路故障，例如位于雷区的线路容易遭受雷击从而导致线路跳闸，位于外力破坏特殊区段的线路容易遭受交通意外、野蛮施工等外力破坏。因此，在10 kV线路故障查找时，应重点对特殊区段线路进行巡视，可有效提高故障查找效率。3.5电缆故障的查找方法电缆运行可靠性较高，随着社会的发展，电缆应用越来越广泛。由于电缆埋在地下，一旦发生故障，查找故障点的难度非常大，为全面、准确查找出电缆故障情况，可采用以下方法对电缆进行测试。3.5.1测试是否有接地故障图1所示为电缆接地故障测试接线图，使用绝缘电阻表分别测量A、B、C相对地的电阻值，若某相测电气工程与自动化Dianqi Gongcheng yu Zidonghua26（下转第31页）量结果接近0赘，则该相存在接地故障。3.5.2测试是否有相间短路故障图2所示为电缆相间短路故障测试接线图，使用绝缘电阻表分别测量AB、AC、BC相间电阻值，若某次测量结果接近0赘，则此两相之间存在短路故障。3.5.3测试是否有开路故障图3所示为电缆开路故障测试接线图，将电缆一侧的A忆、B忆、C忆相短接，在电缆另一侧分别测量AB、AC、BC相间电阻值，若A相断线，则AB、AC测量结果为肄；若B相断线，则AB、BC测量结果为肄；若C相断线，则AC、BC测量结果为肄。值得注意的是，若测量结果显示有开路故障，必须对开路故障电缆的另一侧进行接地故障和相间短路故障测试，这样才能全面、准确测量电缆故障情况。1）在电缆另一侧测试是否有接地故障。图4所示为电缆另一侧接地故障测试接线图，使用绝缘电阻表分别测量A忆、B忆、C忆相对地的电阻值，若某相测量结果接近0赘，则该相存在接地故障。2）在电缆另一侧测试是否有相间短路故障。图5所示为电缆另一侧相间短路故障测试接线图，使用绝缘电阻表分别测量A忆B忆、A忆C忆、B忆C忆相的电阻值，若某次测量结果接近0赘，则此两相之间存在短路故障。3.6架空线路接地故障绝缘遥测方法当线路长度较短且变压器数量较少时，可采用整体绝缘遥测法。采用绝缘电阻表对线路遥测前，应将待遥测线路内的所有变压器、电容器等拉开，此时遥测出来的电阻值才是线路每一相的绝缘电阻值，否则，绝缘电阻表遥测的结果只是线路三相相通的绝缘值，这时，比真正的单相绝缘值要小许多。进行线路绝缘遥测时，应对线路不同点进行绝缘遥测，遥测后，应将多处遥测的数据进行比较，绝缘电阻值较小的一处为故障段。在正常情况下，同一处遥测的线路三相绝缘电阻值大致相同，因此，当遥测数据显示其中一相明显比其余两相绝缘电阻值小时，则可以确定该相为故障相，此时，应重点对该相进行故障巡视。当对某线路开展绝缘电阻测量后，应将测量结果与最近一次预防性试验的绝缘值进行纵向比较，若两者结果相差较大（绝缘电阻值下降幅度超过40%以上），则可判断为线路存在故障。对于新建线路，应在线路投运前进行绝缘电阻遥测，将遥测数据和当时环境气温详细记录下来，建立完备的线路技术档案。在线路投运以后，当需要对线路开展绝缘电阻测量时，应将测量结果与线路投运前的数值进行比较，当两者数值相差不大时，可判断线路绝缘电阻值合格，当两者数值有明显变化时，则说明线路存在故障。根据经验统计，在晴朗天气时，10 kV线路单相绝缘遥测电阻值大于40 M赘为合格，若测试中配电变压器、电容器没有拉开，则大于30 M赘即为合格。图1电缆接地故障测试接线图图2电缆相间短路故障测试接线图图3电缆开路故障测试接线图图4电缆另一侧接地故障测试接线图图5电缆另一侧相间短路故障测试接线图Dianqi Gongcheng yu Zidonghua电气工程与自动化27（上接第27页）4结束语中性点接地的10 kV配电线路应用广泛，针对不同故障场景采用合适的故障查找方法才能有效提高效率。查找线路故障的方法很多，需要深入理解并灵活选择各种方法，才能将其有效应用到实际工作中。参考文献1 柯俊杰.10 kV配电线路接地故障查找及分析J.无线互联科技，2011（5）：30-31.2 刘健.10 kV配电线路故障查找和处理方法研究J.通讯世界，2014（19）：54-55.收稿日期：2023-04-10作者简介：方搌鹏（1988），男，广东台山人，工程师，研究方向：10 kV线路规划建设、配网运行、供电可靠性、故障查找。表4漏氢量试验结果项目发电机漏氢量保证值/（Nm3/d）数值8发电机漏氢量实测值/（Nm3/d）5.88试验开始时平均氢气温度/43.53试验结束时平均氢气温度/42.98试验开始时氢气绝对压力/MPa0.299 43试验结束时氢气绝对压力/MPa0.289 82试验开始时大气绝对压力/MPa0.096 1试验结束时大气绝对压力/MPa0.096 1标准状态下大气压力/MPa0.101 3标准状态下大气绝对温度/K293测量时间/h24发电机充氢容积/m372外部氢气系统隔离；试验中不得进行氢气取样、排污和补氢操作；氢气纯度小于95%或氢气压力小于260 kPa时，中止试验；试验期间发电机其他参数（如负荷、功率因数等）的数值不作限定，但试验开始后输出功率、氢气冷却器的冷却水流量等尽量保持不变，以维持机内氢气温度变化最小。3.2试验测点及数据处理发电机内氢气压力采用现场压力变送器测量，氢气温度采用现场电阻温度计测量，氢气纯度采用现场氢气纯度表测量，大气压力采用标准大气压力表测量。发电机的漏氢量按下式计算：驻VH=VP1+B1273+兹1-P2+B2273+兹2蓸蔀兹0P024驻t（11）式中：驻VH为标准状态下发电机24 h的漏氢量；V为发电机内充氢容积；P1为试验开始时的机内氢气表压；B1为试验开始时的大气绝对压力；兹1为试验开始时的机内平均氢气温度；P2为试验结束时的机内氢气表压；B2为试验结束时的大气绝对压力；兹2为试验结束时的机内平均氢气温度；兹0为标准状态下大气绝对温度；P0为标准状态下大气绝对压力；驻t为试验持续时间。3.3试验结果及分析经测试和计算，1号发电机漏氢量为5.88 Nm3/d，小于保证值8 Nm3/d，测试数据和计算结果如表4所示。4结束语本文中试验数据以DCS数据为主，随着技术进步，数据采集精度提高，火力发电厂专业人员均可采用DCS数据粗略评估发电机日常运行情况。当然，通过严格的发电机性能试验能准确掌握发电机的真实性能，为机组验收或改造计划提供技术支持，为改造效果评价提供数据参考。参考文献1 三相同步电机试验方法：GB/T 10292005S.2 周叶，李科，潘罗平，等.基于量热法的水电机组发电机效率试验研究J.中国水利水电科学研究院学报，2020，18（4）：257-262.3 透平型同步电机技术要求：GB/T 70642002S.4 量热法测定电机的损耗和效率：GB/T 53212005S.5 王勇，杨凤君，苟智德.发电机在增容改造前的温升试验J.防爆电机，2010，45（1）：30-33.收稿日期：2023-04-19作者简介：周庆广（1987），男，山东人，工程师，研究方向：电厂电气二次。Dianqi Gongcheng yu Zidonghua电气工程与自动化31