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摘要：虽然电力系统不断地扩容，并相应地扩大了电网运行规模以满足不断提升的用电需求，但是，由于诸多因素的影响，10kV 配电线路故障时有发生，给人们的生产、生活带来了诸多的不便。随着信息技术被应用于配电线路中，实现了10kV配电线路的智能化运行，对提高10kV配电线路的运行效率起到了重要的作用。本论文针对10KV配电线路故障分析及其自动化技术展开研究。
关键词：10kV配电线路；线路故障；自动化技术
一、10kv配电线路的运行特点
10kv配电线路的使用范围是非常广泛的，这也就决定了10kv配电线路不仅线路长，而且覆盖面很大，线路也分布也较为分散。由于配电线路所路经的环境多种多样，就会受到地理环境的影响以及气候环境的干扰而导致10kv配电线路产生故障。10kv配电线路所跨越的环境比较复杂，为了避免线路运行中受到环境的影响，所架设线路的杆塔以及塔架都需要具有一定高度，而且宽度也要相对较大一些，以使得配电线路在高压运行中能够做到输电稳定可靠。此外，配电线路的供电量越大，输电线路延伸得越长，绝缘子的片数就会越来越多，绝缘子串也会更长，这就需要将绝缘子串所能够占据的通道放宽。随着科学技术水平的提高，各种新的材料和新的工艺技术被应用于配电线路中，使得10kv配电线路的运行效率也会相应地提高了。
二、10kv配电线路的现状分析
（一）国内10kV配电线路现状
在城市核心区，配电网线路以电缆线路居多，在一般城区，城市远郊区及农村又以架空线路居多，在核心区与一般城区的交界处则是架空电缆混合线路，架空线路多数是开关本体，基本不具备自动化接口和改造条件；电缆线路多数是开关柜，除新装设备，也基本不具备改造条件。
（二）10kv配电线路故障类型分析
要实现配网自动化，应对各输电线路故障进行正确的分析、隔离和复电，通过理论及
实践总结，可得到下述结论：
（1）架空线路故障类型特点
① 馈线故障频繁，造成大面积停电；
② 瞬时性故障和单相接地故障多，会造成停电，甚至破坏绝缘，损坏设备；
③ 用户故障不断增加，用户出门故障造成大面积停电。
（2）电缆线路故障类型特点
① 馈线故障概率小，停电次数少；
② 永久性故障至大面积停电居多；
③ 多分布在配电站点内和电缆接头处，属发展性故障，破坏绝缘甚至损伤设备；
④ 用户故障不断增加用户出门故障会造成大面积停电。
（3）架空线路和架空电缆混合线路的
故障停电问题则是配网自动化就地智能处理重点解决的问题。
三、10kv配电线路故障及其原因
（一）天气原因造成的故障
10kV配电网线路故障受天气变化影响很大，尤其是在架空线路多的地区，天气因素是10kV配电网故障的重要原因之一。
1.首先，在春季由于风大的原因，线路之间容易发生短路或导线刮断，从而会造成线路发生故障；其次，在垃圾、杂物较多的地方，由于刮大风时容易将塑料袋等刮起搭到线路上，造成线路的相间短路而跳闸；再次，当风过于猛烈而刮倒不够牢固的物体，如广告牌等，当其压在线路上或压断线路时，也会使得变电站的10kV开关因为继电保护动作而发生线路故障。
2.在夏季，由于降雨量多，部分土埋的电杆杆基因为被大量雨水浸泡和冲刷，容易导致电杆倒塌或倾斜，从而引发事故；其次，由于雨水容易使金属或导线之间发生短路，所以也较容易引发故障。而在冬天，由于风力大和天气寒冷的原因，尤其是在大雪天，容易发生绝缘子闪络和电线杆倒落、线路断线的故障。
3.在雷雨季节，由于雷电较多，线路容易遭受雷击，导致变压器烧毁、避雷器爆裂、断线或绝缘体破坏等故障，发生跳闸故障。其中，造成线路发生雷击的原因主要有：（1）绝缘子存在缺陷或质量不过硬，导致在雷击时容易引起短路；（2）由于在空旷区域的10kV配电线路没有安装避雷线，感应雷电或直击雷电过电压容易在薄弱环节找到出路，这样会损坏绝缘线路，从而导致线路故障；（3）在使用避雷器材时，人们对其重要性不够了解，使用一些劣质的或已被淘汰的避雷器，达不到避雷效果，导致线路跳闸；（4）避雷器接地体因为年久失修而严重锈蚀，这样增加了接地电阻，以致其泄流能力达不到要求，最终使得雷电电流无法快速流入大地，从而引发绝缘损坏和线路等故障；（5）由于避雷器的接地线被盗，也会导致雷电电流无法导入大地，从而使避雷器失去防雷能力。
（二）配网设备造成的故障
1.产品质量问题。由于进入配电网的设备多，生产厂家众多，产品质量参差不齐，而劣质产品（如某些熔断器）达不到隔离故障的功能，从而引起整条线路跳闸。
2.安装工艺问题。在线路施工中，存在一些连接设备（如线夹、引线、电缆终端头等）连接不牢现象，接头位置因电阻大导致发热，甚至烧毁；还有的是因为装设拉线的电杆拉线松弛或倾斜以及杆塔的基础不稳固等造成线路故障。
3.运行维护问题。例如，10kV跌落式熔断器和配电台区避雷器等由于长时间没有进行更换或维修，最后引发各种故障。
4. 继电保护定值不合理。10kV配电线路中一般都会装有分段开关或分支开关，主要是因为其具有一定的保护作用，但是，当保护定值整定不符合其实际负荷时，或者变电站的出线开关定值与分段开关或分支开关的保护整定值没有级差配合，就会造成越级跳闸或同时跳闸。
（三）外力破坏引发的线路故障
据统计，由外力破坏造成10kV配电线路发生故障的比例占到了20%左右。外力破坏的主要类型分为：
1.鸟兽接触，由老鼠等小动物爬到变压器台架等地方引起短路故障造成线路跳闸；
2.车辆碰撞，由于车辆碰撞户外电力设施（如电杆或导线等）引起设备短路或接地跳闸；
3.施工破坏，在大量的市政设施、市政道路以及地铁、铁路的施工过程中，因施工管理不善，施工人员挖断地下电缆的情况时有发生；
4.偷盗，在一些人员复杂地区的电缆沟内经常发现电缆被剥皮或低压线路被盗等情况，在偷盗过程中有时也会造成接地故障引起线路跳闸。
（四）用户设备故障导致线路故障
据统计，在配电线路故障中，用户设备故障出门引起的跳闸占30％以上。由于用户选用的电气设备厂家多、型号多、质量参差不齐，或者设备陈旧、老化且得不到及时的维护或更新，造成其绝缘能力变差，最后发生跳闸事故。除此之外，还有人为的原因，如检查不到位、经验不足等造成线路中存在的隐患和缺陷没有及时得到确认和改良。
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四、10kV 配电线路中自动化技术的应用
1.采用馈线自动化技术
对主站集中型线路区域进行供电。主站集中型线路区域进行供电，是采用馈线自动化技术检测配电终端的故障，并发出警告信息，同时融入变电站保护动作的信号而对故障进行综合性判断，包括发生故障的区域，所产生故障的类型等等都得到明确之后，就需要采用技术措施将故障点隔离处理，使得没有发生故障的区域可以持续供电而不会受到故障的影响。这种故障处理技术对配电线路的类型并没有特殊的要求，也不需要重合闸工作的配合。10kV 配电线路的主干线路上连接有开关，备用电源是蓄电池。超级电容则是配置在分解开关中，并以此作为后备电源。但是，主站集中型线路需要依赖于主站和通信技术，如果有故障产生，就会在导致整条配电线路停电。
对分布智能型线路区域进行供电。配电馈线的主干线上安装有开关，所有的电力信息传递都是通过配电终端传递的。相邻的配电终端之间可以进行交换电压，对开关进行调整和改变，并将故障确定下来。分布智能型线路如果产生故障，就会对主站产生一定的影响，但是可以采用快速隔离措施。通信线路所发挥的作用是可以进行通信信息传递，并获得故障隔离信息。对非故障区域进行恢复供电，就要启动恢复供电机制，其中的所有参数都是预先设定的，可以在故障发生后快速启动，以确保没有发生故障的区域可以持续供电。在馈线自动化系统运行中，可以对故障信息自动完成收集、对故障信息进行整理，同时对故障采取技术措施解决。这样，就不需要依赖于主站控制配电线路。但是，分布智能型线路运行中，对智能技术具有较强的依赖性，只有保证通信服务质量，才能够确保配电线路故障的有效处理。所以，其运行维护成本是相对较高的。
对电压时间型线路区域进行供电。电压时间型线路在运行中需要配合使用变电站重合闸，以将产生故障的区域与没有产生故障的区域分开，其处理方式就是在对主干线进行分段处理的时候，都会应用电压负荷开关和时间负荷开关。当线路出现故障的时候，变电站自动跳闸。当线路所连接的开关被通电后，会出现延时合闸。如果故障点合闸的时候，就会立即跳闸，非故障点的线路就可以恢复供电了。这种技术使用便利，短时间内就可以使得非故障区域恢复供电。但是，变电站需要进行两次重合闸，就意味着需要两次瞬间停电。
2.分布智能型FA技术
1 工作原理
配电馈线主干线上各个相邻开关的配电终端通过通信网络（光纤/GPRS），相互交换电压/过流、开关位置和故障状态等多种信息。发生故障时不需主站参与控制快速隔离；而后通过通信获得相关的开关已经隔离故障信息，按预定的恢复机制恢复正常区间供电的一种馈线自动化系统。
2 特点
⑴ DTU可自行收集处理相关故障信息并进行控制决策
⑵ 不会对系统造成多次过流冲激
⑶ 架空与电缆线路都适用
⑷ 不依赖于主站完成配电网故障自愈控制，动作速度快
⑸ 对通信的速度、稳定、要求比较高；投资比较大运维要求高
3.主站集中型FA技术
1工作原理
主站系统根据配电终端检测的故障告警信息，结合变电站保护动作信号综合判断，确定故障类型和故障区段，自动或手动隔离故障点，恢复非故障区段供电。
2 特点
⑴ 线路类型无限制，架空、电缆、混合都适合
⑵ 不要求变电站重合闸配合
⑶ 无须保护配合，便实施，管理简
⑷ 分段不受限，扩展灵活
⑸ 主干线路开关采用蓄电池为后备电源，分界开关配置超级电容为后备电源
⑹ 依赖通信及主站，投资较大，每次故障，整条线路存在短时停电
4.电压时间型FA技术
1 工作原理
主干线分段及联络开关采用" 电压-时间型"负荷开关，与变电站重合闸配合，自动隔离故障，恢复非故障区间的供电。当线路发生短路故障时，变电站保护跳闸，第一次重合闸，开关得电后逐级延时合闸，当合闸到故障点后，变电站再次跳闸，同时 FTU 通过电压－时间逻辑判断出故障点并闭锁两端开关；故障隔离后，变电站二次重合，恢复故障点前段线路供电，联络开关延时合闸，自动恢复故障点后段线路供电。
2 特点
⑴ 开关采用"来电即合、无压释放"的原理，无蓄电池，真正免维护；
⑵ 不依赖通信及主站实现就地智能保护功能；
⑶ 资金投入小，周期短，见效快；
⑷ 适合城郊或农村架空中压配电；
⑸ 需要变电站 2 次重合闸配合，用户须受2次短时停送电影响；
⑹ 故障区负荷侧恢复供电大于45S。
5.电压电流型FA技术
1 工作原理
电压电流型馈线自动化是在电压-时间型基础上，增加了故障电流辅助判据。使非故障区间分段开关在第一次重合闸后闭锁分闸，减少第二次重合闸后恢复供电时间。 其次主干线设置带时限和二次重合闸的分段断路器，其后端线路发生故障自行切除，大大减少变电站出线断路器的跳闸次数。
2 特点
⑴ 减少 50％变电站出线断路器跳闸，缩小故障引起的停电范围；
⑵ 变电站出线断路器重合成功率大幅提高，可达到90％以上；
⑶ 减少重合闸恢复供电时逐级合闸时间，减少非故障区段停电时间；
⑷ 无通信可对故障就地迅速隔离；
⑸ 适用于10kV架空、电缆等结线；
⑹ 变电站保护动作时间至少在0.15S。
结束语
10kv配电线路是主要的输电线路，如果在实际运行中受到诸多因素的影响而导致线路运行中不断地出现故障，就会造成不良的影响，不仅影响电网的运行效率，而且还会给供电企业带来一定的经济损失。这就需要对配单线路的故障进行分析，并采取自动化技术措施，以确保配电线路稳定运行。
参考文献：
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[2] 李源.浅谈 10kV 配电线路接地故障的查找和处理方法.科技创新与应用，2015.10
[3] 刘义强.10kV 配电线路故障排除及处理.电子技术与软件工程，2014.10
论文作者:宾焱坚
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第27期
论文发表时间:2019/7/30
标签：故障论文; 线路论文; 变电站论文; 发生论文; 主站论文; 电压论文; 技术论文; 《建筑细部》2018年第27期论文;