配网配电线路的常见故障与运检管理研究

刘希卓，季傲飞

（国网安康供电公司，陕西 安康 725000）

0 引 言

电力系统为我国社会经济发展和国民多元生活提供了有力支撑及保障。配网配电线路因故障引发的停电不仅影响国民生活和企业的日常生产，而且影响电力企业的可持续发展[1]。文章通过讨论配网配电线路的常见故障与运检管理，以期提高配网配电线路整体的运检管理水平。

1 配网配电线路常见故障

1.1 配电线路短路

短路泛指配网正常运行外的一切相与相之间或相与地之间的“短接”。在配网正常工作状态下，除中性点外，其余的相和接地均为绝缘状态。若因部分因素造成绝缘损坏导致短路，则称为配网短路。造成这一现象的主要原因为电气设备载流部分绝缘破坏[2]。三相电力系统的短路形式主要包括三相短路、二相短路、两相接地短路及单相接地短路等。三相短路为对称式，二相短路、两相接地短路及单相接地短路为非对称式，具体如表1所示[3]。

表1 短路类型及特质

根据配网配电线路短路故障发生概率统计，单相接地短路的概率最大，两相接地短路次之，两相短路再次之，三相短路概率最小，如表2所示[4]。

表2 配网配电线路短路故障发生概率

当电力系统出现短路时，电流亟剧增大，如发电机出线端发生三相短路，电流的最大瞬时值可以达到额定电流的10～15倍，从绝对值来说可以达到数万安培及十万安培[5]。短路造成的主要危害主要有5种：一是短路处产生的电弧对电器装置有潜在危害，且短路处产生大量短路电流，使得电器产生更多的热量；二是极高的短路电流在导线中会产生极高的机械应力，如导线及其支座不够牢固就会损坏导线；三是发生故障时配网电压大幅降低，会给用户的正常工作造成较大不便；四是配网短路将导致并网时电站（发电机）失去同步性，打破配网稳定，影响配网正常运转，造成大面积停电[6]；五是非对称接地短路引起的不平衡电流会在相邻线路（通信线路、铁路信号系统等）中形成较大的不平衡电势，从而影响通信，威胁人员和设备安全。

1.2 单相接地故障

我国配网中性点多以中性点不直接接地的形式存在，或以中性点非有效接地的形式存在。部分中性点多通过消弧线圈接地的形式存在。若出现单相接地故障，则构成小电流回路，即“小电流接地”。此类电力系统中单相接地故障所占比重较大，通过对中性点不接地可有效降低单相电流及其对电力系统的破坏程度。中性点不接地配网中，单相接地电流主要由配网对地电容决定。假定线路1上发生A相接地故障，则A相的故障电压下降为零，使其对地电容电流也下降为零，同时非故障相电压增大为相电压的3倍。

导线损坏后与金属物体、地面等发生接触、碰撞会造成单相接地。若无法将其固定于配网，极易受外界因素影响、干扰而发生故障。配网由于配线中经过建筑物、植被等布线时未做好现场勘查及清理工作，则将会导致相关问题更突出。变电站母线电流增大，对供电设备、互感器等造成冲击，会增加停电事故概率；谐振电压较高时，极易造成绝缘子击穿，从而导致短路。单项接地故障的特点主要涉及3个方面。第一，故障后，零序电压与相电压相等，故障相电压为零，而非故障相电压上升至线路电压，线路电压的相位及幅度不变，三相电力装置正常工作2～3 h。第二，零序电流的值与自身对地电容的电流相等。第三，接地故障时，电流幅值与各线路上接地电容的电流总和相等，并领先于零序电压90°。

2 配网配电线路运检管理思路及建议

2.1 利用馈线自动化技术改造线路设备

馈线又称配线，为配网基础部件，对配网运行具有重要作用。馈线自动化控制技术在配电系统中的应用实现了数据采集和控制，同时具有馈线故障自动定位、馈线故障自动隔离、馈线故障自动恢复以及馈线自动管理功能[7]。馈线自动化技术具有信息量大的特点，在线监控和离线控制相互配合，与其他系统联系密切。将馈线自动化技术应用于配网，以实现馈线自动监控、故障自动排查与隔离、馈线负载与事故自动统计、馈线开关自动遥控为核心，以实现配电系统的自动化控制。根据供电公司已有的配网体系，在确定技术指标及对应功能的基础上，严格遵循技术与经济统一的指导思想，对配网自动化装置进行合理选型。

2.1.1 馈线终接器

馈线终接器可实现与配网主站通信、实时反馈馈线的工作状态与参数等信息、控制主站、控制馈线及有关设备等功能。但是馈线终接器一般初期投资较大，且需要完备的通信体系作为支撑。

2.1.2 自动馈线切换装置

自动馈线切换装置主要分为带控制、保护功能的重合闸和带自分闸功能的分段隔离开关，其中后者与电源侧前级开关配合工作。2种切换装置都有其特殊的应用场合及各自的优势与不足。实际使用中，可采取重合闸、断路器等自动控制方案，即在重合闸后依次设置4个节段，其中节段分离器S3和S4各自设置在主干。无论任何点位出现暂时性故障，均须重合闸动作，分路后再进行重合；若某一点位出现永久故障，则重合闸进行分闸，且分段断路器S4在完成预定的操作数量的同时进行断路，维持闭锁，隔离故障点[8]。

2.2 利用防错自动化技术合理调度系统

调度部门须保障配网安全、稳定运行，通过改变用电特征实现最优的供电路线。在遭受地震、雷击等自然灾害的情况下，利用微网来应急隔离供电，可有效实现全过程、动态和可持续的电力系统。配网运行过程中由于多种因素存在调度错误，因此应用防错自动化技术建立符合供电企业实际情况的配网调度防错模拟系统，对提高配网调度水平具有重要意义。基于分布式光纤测温系统（Distributed Temperature Sensing，DTS）的模拟调度系统具有多种功能，可有效满足企业配网发展需要及供电稳定性。构建DTS模拟调度防误控制系统前，应对其整体架构进行规划，主要由控制中心模拟子系统、电力系统模拟子系统以及人员管理子系统构成。DTS系统能够与数据采集与监视控制系统（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）等进行实时通信，实现各子系统间的信息、数据和图表共享，同时对系统软件进行组态设计。此外，DTS模拟调度防错系统主要以自动控制技术为基础，由操作系统和支持软件2个部分组成。在构建过程中，须充分考虑未来配网调度需求的变化，通过修改上层软件的参数，实现调度应用及分析功能的嵌入，以检测系统在发生故障时的动态特性，并在线分析故障[9]。

2.3 利用自动绘图技术提高故障处理效率

传统运检管理主要对设备故障、黑点等进行常规性检测，并采取拍照、记录等方式进行处理，上传设备的故障图像。由于传统运检管理对设备、线路检测存在较大的随意性，因此难以及时发现设备、线路中存在的隐患。基于图纸和信息自动化技术，可通过建立与整合配电设备及其连接线各种图纸和信息文件管理功能的系统，方便设备缺陷的统计与分析、设备线路优化改造等，同时有效形成适合企业配网规模和特点的设备线路故障知识库，提高故障处理效率。第一，采用开放源代码作为层状构建平台，将zTree插件与地理信息系统（Geographic Information System，GIS）技术相结合，实现对特定装备生产线上的缺陷统计与分析。第二，利用该系统强大的计算与数据处理能力，揭示各配电线路故障之间的逻辑关系。第三，对软件进行功能配置，如查找黑点、站点结构模块化、统计分析等。第四，可随时增加或移除黑点及设备种类。第五，输入关键词后，自动提炼与设备线路有关的信息，并对线路缺陷和设备故障的因素进行智能深度分析。

2.4 利用通信自动化技术满足数据传输需求

配网控制的下层设备主要有局域网、远域网等。为确保通信便利，应针对不同装置的特性及重要程度对装置存取端口及通信方式进行设计。各种设备、变电所等都会产生海量数据，且数据具有多源、异质的特点。在具体设计中，要最大限度发挥数据价值，建立统一的标准，确保主、子两站间以单一信号的形式反映通信状态，保障通信的容错能力[10]。此外，需要确保在数据传输过程中出现故障或异常时系统能够及时报警。

2.5 设立档案信息数据库

配网运行中会产生海量数据与信息，通过收集与整理可为后续线路运行情况提供判断的数据依据，以便采取合理的防范措施避免事故的发生。因此，要积极引进信息通信技术，建设专业的文件信息库，加强对相关信息的整合与分析，保证运输检验制度的高效运行。例如，当变压器设备出现故障时，采集相关设备的运行状态，并与资料库中的数据进行比较，得出更科学合理的结论，为后续运检工作的展开奠定基础。

3 结 论

积极加强配网配电线路的运检管理，有利于及时识别配网配电线路运行中的故障，保障电力系统的供电稳定性。文章讨论与分析了配网配电线路的常见故障，结合故障类型提出运检管理措施及建议，可为配网配电线路故障处理及运检管理提供参考。