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分界开关与故障指示器在架空线路故障查找中的应用

作者:英米特电子

 

随着我国经济发展不断加快,供电量也在逐年上涨,这也对城乡配电网的安全可靠运行要求越来越高。架空配电线路由于露天架设,其安全运行直接受周围环境和气候条件的影响,存在事故率高、事故查找困难、安全可靠性差的问题。一些架空线路较长的边远山区用户,更是经常受到恶劣气候的影响不能正常用电。架空配电线路和设备发生故障不但给供电企业造成经济损失,同时也严重影响了广大用户的正常生产和生活。
1 架空配电线路中常见故障分析
架空配电线路往往都是多分支线路,安全可靠性差,遇到刮风下雨等恶劣天气,接地和短路故障频发,严重影响了电网的安全可靠供电。引起架空配电线路故障的原因很多,根据本人多年的工作经验,现总结为以下几点:
1.1 自然原因造成的故障
(1) 雷击事故。通常架空配电线路的路径较长,沿线少有高大建筑物,地形大多比较空旷,这样更容易在雷雨季节遭到雷击,包括绝缘子击穿或爆裂、断线、配变烧毁、避雷器爆裂
等。
(2) 动物性危害。在配电变压器上,鸟、蛇、鼠等动物在其高、低压侧桩头上引起短路造成线路跳闸,或者飞鸟在导线或杆塔上起落造成线路短路跳闸。
(3) 树木造成的故障。在配电网的建设过程中,树障清理工作难以到位,无法使线路通道符合规程要求,尤其是刮风下雨天气时,可能导致导线对树木放电或树枝断落后搭在线上,甚至整棵树倒在线路上,压断导线,造成线路事故。
1.2 人为因素造成的故障
(1) 随着城市建设步伐的加快,一些市政及基建工程施工时,若不注意,很容易破坏配网,如路面挖开造成地下敷设的电缆被挖断,物料或施工机械超高超长碰触带电部位或破坏杆塔等。
(2) 城区大部分线路架设在公路边,车流量大,常出现车辆撞到电线杆上,造成倒杆、断杆,或者剐断线路等一些交通事故事破坏配电线路。
(3) 盗窃引发的事故。在一些城乡结合部,常出现盗窃电力设施的犯罪行为,他们往往贪图蝇头小利而置电网安全于不顾,导致倒塔、倒杆等严重破坏电力系统的事故。
(4) 集镇街道边上房屋或厂房上的杂物掉落导线上,引起线路故障。
1.3 设备方面的故障
线路、设备维护不到位,造成其运行达不到技术要求,从而引发事故,如避雷器、柱上开关质量较低或运行时间较长,击穿后形成线路停电事故;由于配电变压器本身故障或操作不当引起弧光短路;绝缘子破裂,导致接地或绝缘子脏污导致闪络、放电、绝缘电阻降低;跳线烧断搭到铁担上;导线在运行中磨损、断股等缺陷未能及时发现及解决,引起设备故障等。
1.4 用户产权设施造成的故障
用户产权电力设施普遍存在无人管理,仍然运行着一部分多年的老型号电力设备,其内部绝缘、瓷瓶老化严重,经高温或风吹雨淋后易发生故障。因缺乏维护,内部故障时,分界点的开关未跳闸或高压保险未熔断,造成越级跳柱上开关甚至变电站开关。
2 看门狗开关的的应用
2.1 看门狗开关简介
看门狗开关是解决上述波及事故的理想设备,它的全称是“看门狗分界负荷开关”,由开关本体及内置组合 CT、控制器及外置 PT 三部分组成。运行中自动隔离用户侧相间短路故障、自动切除用户侧接地故障,并可用于操作拉合负荷电流。 分界负荷开关带有一套内置电压互感器、一套内置电流互感器;有 CPU 内部处理器和 GSM 远距离无线通讯模块;故障跳闸时带有电压判断和故障记忆;具备跳闸闭锁功能。集保护与控制于一体,可通过 GSM 远程通讯实现抄表读数据、设置参数、查看运行状况的功能,并具有抗干扰能力强,运行安全可靠的特点。该设备安装于 10kV 架空配电线的支线、分支线或用户责任分界点处,能可靠判断检测界内与界外的毫安级零序电流及相间短路故障电流,测控准确,动作灵敏。
2.2 看门狗开关的作用
(1) 自动切除单相接地故障。当用户支线发生单相接地故障时,看门狗开关自动分闸,甩掉故障支线,保证变电站及看门狗开关与故障指示器在架空配电线路故障查找中的应用
馈线上的其它分支用户安全运行。
(2) 自动断开相间短路故障。当用户支线发生相间短路故障时,看门狗开关控制器保护跳闸后,立即分闸甩掉故障线路。故障线路被隔离,使馈线上的其它分支用户迅速恢复供电。
(3) 快速定位故障支线。故障造成看门狗开关动作后,可通过 GSM 无线通讯附件主动将故障信息发给电力部门管理人员的手机上,使电力公司能迅速明确故障原因和故障支线,及时进行现场处理,使故障线路尽早恢复供电。
(4) 监控用户负荷。看门狗开关可将检测数据传送电力管理中心,实现对远方负荷的实时监控。
2.3 看门狗开关应用的不足之处
看门狗开关只能跳闸动作,只能判断故障点存在于本开关之后的分支线、分线上,虽能立即发故障短信但不能指明具体是哪条分线上。看门狗开关费用高,不可能每条支线、分支线、分线上都安装,这样虽然反映了本支线下存在故障,缩小了一大半故障查找范围,但对于其下众多的分支线、分线,特别是山区交通困难地区的地方,还存在不能快速查找出故障点的缺陷,达不到高供电可靠性的要求。
3 故障指示器的应用
线路故障指示器是指示线路故障电流通路的装置,该产品采用微功耗、高能微控制器作为信号处理单元,利用现代的数字信号处理技术对故障信息进行识别,结合超声波、无线等通信技术,还可以构成远方自动故障系统。它不需要可变负荷,利用接地故障发生时产生的电流脉冲和电压之间的相位关系来检测单相接地故障,可以很准确的检测到接地故障。采用自适应算法,安装没有方向要求,避免了环网供电时导致的拒动问题和操作错误。采用绝缘操作杆和安装、拆卸工具可以带电装卸,避免设备安装造成的停电损失。可以全天侯指示翻牌和发光指示相结合,既可以满足白天观察,也可以满足阴雨天和夜间观察。将故障指示器安装在变电站出口时,可判明是站内故障还是站外故障;在电缆与架空线连接处安装时,可区分故障是否在电缆段;安装在长线路的中段和分支入口处,可查明故障区段及故障分支;安装在用户配变高压进线处,可判定是否由用户原因引起故障。具有成本低廉、施工简单、等电位安装、挂网安全、运行可靠、清洁环保和免维护等特点。
4 看门狗开关与故障指示器的配合应用
由前文所述可知,看门狗开关和故障指示器在配电线路故障的查找及排除过程中发挥着巨大的作用,下面笔者简要探讨二者在 10kV 配电线路中配合使用的思路。看门狗开关就是一带看门狗控制器和重合闸装置的真空断路器,它只能对短路故障进行隔离 ( 进行跳闸 ),并能立即重合闸。如果故障还未消除,继续跳闸,然后又重合闸,它并不能指示出单相接地、短路故障在后段的哪一条分支线上。但它装在一条支线 T 接处,可以在帮助判断和缩小故障范围。它有移动公司的发信息功能,能将跳闸信息立即发给线路运行维护人员手机上,所以需装在手机信号好的地方。它可自动切除单相接地故障,用户支线发生单相接地故障时,分界开关自动分闸,变电站及馈线上的其他分支用户感受不到故障的发生。用户支线发生相间短路故障时,分界开关在变电站断路器或重合器保护跳闸后立即分闸并闭锁,变电站重合后,馈线上的其他分支用户迅速恢复供电。只有在看门狗的后段分支线上装上故障指示器,就可帮助指明在哪一条分支线上哪一相有接地故障。安装于马路边的导线上,一眼就能看到。安装在架空线路上的故障指示器较多,一旦线路发生故障,巡线人员可根据其报警显示,迅速确定故障区段、分支及故障点。从而避免以往那种盲目巡线,分段合闸试送电查找故障的方法,缩短了停电时间,提高了工作效率,有效地提高供电可靠性和经济效益。
5 结语
由于故障指示器价格低廉,可在分支线、分线上多安几处,不需要在每条支线、分支线、分线上都安装昂贵的看门狗开关,这种看门狗开关和故障指示器的组合应用还可有效节省投资,增大故障判断机会,缩小故障判断范围,可快速隔离故障点和恢复非故障线路的送电。特别是安装在山区线路长路又陡、需化费大量人力、物力巡视查找的支线、分支线上,大
大减轻了巡线工作人员的劳动强度,并能为配电网安全可靠运行提供技术保障。