邸海峰，菅文志

(國網(wǎng)黑龍江尚志市電業(yè)局有限公司，哈爾濱 140000)

10 kV配電體系屬于中壓網(wǎng)絡(luò)，在配電系統(tǒng)中的主要任務(wù)是承擔(dān)高壓和低壓負荷，也是系統(tǒng)和用戶的交互樞紐，一旦在運行過程中發(fā)生問題又無法及時解決，就會影響到電網(wǎng)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(qū)間較大，線路設(shè)計復(fù)雜，并且會受到外部條件干擾。怎樣確保10 kV配電體系發(fā)揮出應(yīng)有效用，解決10 kV配電線路運行過程出現(xiàn)的問題，已然是擺在電力領(lǐng)域面前的難題。

1 單相接地故障的危害

1.1 損壞配電設(shè)備

一旦配電線路在運行過程中出現(xiàn)單相接地問題，電壓參數(shù)就會出現(xiàn)波動，本身處于標準范圍的電壓變?yōu)橹C振過電壓。由于諧振過電壓嚴重超出標準區(qū)間，負載電流和端口電壓急劇攀升，超過線路可以承擔(dān)的最大指標，由此便會向外放電，導(dǎo)致變電設(shè)備的絕緣能力下降，甚至?xí)霈F(xiàn)擊穿等問題，嚴重影響中性線和相線的穩(wěn)定，致使老化磨損程度上升，威脅系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，還有可能引起火災(zāi)等高危事故。

1.2 影響日常生活

如果出現(xiàn)單相接地的問題，相關(guān)部門要及時處理，實際檢修過程中要對周邊區(qū)域進行停電處理，而這就會影響到正常生產(chǎn)生活，造成一定經(jīng)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(qū)域?qū)掷m(xù)斷電，直到問題解決后才能恢復(fù)供電。

2 故障查找原理

10 kV配電線路如果出現(xiàn)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(yīng)中斷。所以要及時查明原因，有效解決。

故障檢測。發(fā)生單項接地問題后，故障點位的相電壓跳轉(zhuǎn)為零，致使零序電壓升高，影響相電壓的穩(wěn)定。在檢測故障原因時，應(yīng)當(dāng)從電壓參數(shù)著手分析，利用母線配備的電壓互感裝置和三角側(cè)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(xiàn)快速傳輸?shù)臅簯B(tài)行波，在母線檢測位置可以測定到首個反向行波。出現(xiàn)問題后，正常線路和故障線路的相關(guān)參數(shù)會發(fā)生變動，可以通過行波信息判斷故障位置。

故障區(qū)段判斷。故障位置的區(qū)間測定是隔離的基礎(chǔ)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(qū)間。而出現(xiàn)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(qū)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(cè)的隔離開關(guān)，再閉合負載端開關(guān)。這一方案是為了保證裝置的穩(wěn)定性。b.順序閉合負載端和電源端的隔離開關(guān)，不可以調(diào)整閉合順序。對于中性點不接地的系統(tǒng)來說，單相接地問題并不會引起暫態(tài)回路增多，也無法在短時間內(nèi)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(cè)開關(guān)，再閉合進線位置開關(guān)，由此便可以隔離系統(tǒng)和負荷線路，防止問題擴大化。綜合來說，第二種方案優(yōu)勢明顯。

3 故障查找過程

如何自動完成故障區(qū)間查找并自動隔離故障位置，成為系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵所在。某個系統(tǒng)中存在兩臺主變設(shè)備，輸電線路正常運行時，左側(cè)為Ⅱ段母線，右側(cè)為Ⅰ段母線，母聯(lián)開關(guān)處于開啟狀態(tài)。

單相接地問題自動檢測系統(tǒng)主要是結(jié)合實際線路運行情況，測定輸電線路母線電壓參數(shù)和開關(guān)工況。自愈系統(tǒng)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(chǔ)，可以實現(xiàn)接地線路電源位置的隔離操作。自愈系統(tǒng)主要有以下幾大模塊：以傳感設(shè)備為核心的數(shù)據(jù)收集模塊、信息傳輸模塊、數(shù)據(jù)處理模塊，和開關(guān)量檢測模塊。其中傳感設(shè)備完成對各個位置的電流、電壓參數(shù)收集；通信模塊在接收信號后完成對數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，無需做出邏輯判斷便可以和其他系統(tǒng)有效交互；主控模塊完成對電壓、電流參數(shù)，以及開關(guān)量的把控，確定實際選線結(jié)果，測定線路出現(xiàn)的具體問題并給出相應(yīng)解決方案，向開關(guān)量控制模塊發(fā)射驅(qū)動信號來完成對應(yīng)操作。

輸電線路處于正常運行狀態(tài)時一旦出現(xiàn)單相接地問題，自愈系統(tǒng)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(shù)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(tǒng)，同時各個模塊之間可以利用網(wǎng)絡(luò)進行交互。自愈過程如下：啟動自愈系統(tǒng)→監(jiān)測主變設(shè)備的工頻參數(shù)→系統(tǒng)發(fā)生單相接地問題→電流電壓參數(shù)測定→接地線路的具體確認→其他設(shè)備的選線數(shù)據(jù)→明確電纜線路的接地位置→跳轉(zhuǎn)接地線路負載端的母聯(lián)開關(guān)→閉合進線開關(guān)→閉合電源位置開關(guān)→自愈功能完成。值得重點注意的是，自愈系統(tǒng)啟動后，要對母線電壓指標進行實時監(jiān)測，判斷接地問題是否真實出現(xiàn)。一旦自愈系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果測定電壓參數(shù)超過標準范圍，便會確定接地問題的出現(xiàn)，隨后通過測定行波信息來明確線路發(fā)生接地問題的位置，并依靠通信模塊和其他系統(tǒng)進行選線信息的交互，根據(jù)其他自愈系統(tǒng)給出的選線結(jié)果綜合判斷出現(xiàn)接地問題的線路位置。在此之后，跳轉(zhuǎn)母聯(lián)開關(guān)和進線開關(guān)，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(qū)供電部門始建于2016年初，共計覆蓋區(qū)間超過210平方公里，下屬員工多達100人次，實際管理用戶數(shù)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?？v觀區(qū)域內(nèi)供電企業(yè)架設(shè)的配電網(wǎng)絡(luò)，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(shè)備超過30臺，變電容量為135 MVA。在近年來的不斷發(fā)展過程中，變電站不切實際的投產(chǎn)運轉(zhuǎn)顯著提升了維護成本，加之管理體系尚未完善，且該地區(qū)環(huán)境條件惡劣，故障發(fā)生次數(shù)連年提高，導(dǎo)致人工監(jiān)測任務(wù)量顯著提高，亟需采用自愈系統(tǒng)進行改善。

根據(jù)企業(yè)的實際發(fā)展情況，企業(yè)確定在系統(tǒng)中加入自動故障自愈系統(tǒng)。一旦運行過程中發(fā)生接地問題，自動開關(guān)控制設(shè)備隨之啟動，精確測定故障區(qū)間，并對其進行隔離操作。對未出現(xiàn)故障的位置重新恢復(fù)電能供給，確保電能輸送的穩(wěn)定程度達到要求。故障自愈系統(tǒng)在完成問題處理后，通過內(nèi)部的通信模塊將數(shù)據(jù)信息向上提交，控制中心將發(fā)送過來的數(shù)據(jù)資料存放在數(shù)據(jù)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(shù)集電力技術(shù)、測控技術(shù)以及通信技術(shù)于一體，主控界面為用戶提供信息管理、數(shù)據(jù)篩選、連接設(shè)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(guān)數(shù)據(jù)記錄可以發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域供電企業(yè)的10 kV配電線路在9月中旬出現(xiàn)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(tǒng)的引入，可以快速有效確定問題區(qū)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。