配电线路故障定位的实用方法研究

发表时间:2020/7/31   来源:《中国电业》2020年3月7期   作者:康凯
[导读] 为满足社会用电需求,我国建设了大量的电力工程,配电线路做为电力系统的重要组成部分,其安全受到了电力企业的高度关注。
        摘要:为满足社会用电需求,我国建设了大量的电力工程,配电线路做为电力系统的重要组成部分,其安全受到了电力企业的高度关注。本文文首先分析了传统线路故障定位技术,在此基础上,对经验定位法、分段检测法、故障分支判断法、注入行波信号检测故障距离和实时定位故障系统等使用方法进行探究,希望对促进电力事业的发展有所帮助。
关键词:配电线路;故障定位;实用方法;经验定位法;分段检测法
1 引言
配电线路是电力系统重要组成部分,其主要作用在于电力传输,其运行是否安全可靠,在很大程度上决定了整个电力系统的运行质量。然而,配电系统实际运行情况十分复杂,容易产生不同类型的问题与故障,对电力的正常传输造成影响。对此,为切实保证电力传输质量,应对线路运行维护及故障排除予以高度重视,根据线路实际情况与现阶段相关要求,采取合理有效的维护与排除技术手段,从而保证电力事业良好发展。
2 配电线路故障
2.1 绝缘子故障
绝缘子在配电线路中是用量最多的部件,主要有两个作用:电气绝缘和机械支撑。在长时间的运行过程中,由于绝缘子的制作材质所限制,极易发生材料老化、破损、掉片等故障。这些不仅会导致绝缘子的功能失效,还容易引发配电线路安全事故。图1展示了一些常见的绝缘子故障种类。受特殊环境因素影响,如雷击、大风、暴雨甚至鸟类啄击,绝缘子结构常常发生形变。当玻璃绝缘子的内部存在杂质或者缺陷的时候,受到外界压力的影响,内外受力失衡,导致玻璃体爆炸,即玻璃绝缘子的“自爆”现象。
2.2 雷电引发的配电线路故障
雷击对电网配电线路的危害主要是雷击过电压,雷电过电压具有陡度高、幅值大的特点,对电网配电线路危害巨大。一般雷击过电压有两种:(1)直击雷过电压,就是雷电直接对杆塔或导线放电而产生的过电压。当雷电杆塔且瞬间击穿绝缘子时,将会导致单相接地的线路跳闸。当雷电绕过避雷线击中导线,致使绝缘子产生闪络现象,导致线路跳闸。(2)感应雷过电压,就是雷击发生在配电线路周边区域,由于电磁感应使得配电线路上产生的过电压,击穿绝缘子,造成绝缘子闪络故障。
2.3 外力破坏
引发配电线路故障的外力破坏因素主要包括:大型机械施工、异物短路、电力设施盗窃、自然灾害等。(1)大型机械施工引发的配电线路故障。挖机、吊机、桩机等大型机械,因安全距离不足或野蛮施工等原因造成配电线路损坏或线路接地故障。(2)异物引发的配电线路故障。漂浮物(如风筝、气球、白色垃圾)、高空抛物等异物飘落在配电线路上引发线路相间或相对地短路;蛇、人等爬到配电线路绝缘子上因安全距离不足造成短路。(3)电力设施盗窃引发的配电线路故障。一些居民缺乏电力设施保护意识,对附件拆除,引发配电线路故障,主要破坏形式以塔材导线丢失为主,严重时可造成线网被盗、倒塔、断线。(4)自然灾害引发的配电线路故障。自然灾害引发的配电线路故障的外力因素主要包括:强风、冰雪、山火、地震等。
3 配电线路故障定位以及排除方法
3.1 在配电线路中注入行为的传输变化
配电线路与普通配电线路相比,其电压和供电半径较小,且分支较多。为此准确定位线路故障,需要分析配电线路分支中行波的传输过程。行波在配电线路运行过程中,如果遇到阻抗不连续点,则会进行反射或折射。如果传播后方阻抗小于前方波阻抗时,则会向同向行波返回,否则会返回到反向行波。在供电网络中,阻抗不匹配点由3个部分组成:开路点、分支点、短路点,与这些点相匹配的行波为同向行波和负向行波。如果线路只有一个分支点,那么信号就会被多个分支点分为无数股,如果线路存在故障,那么到达故障点的信号唯一。

信号在遇到故障后会返回,在这一过程中,如果信号遇到分支点节点会继续反射或折射,在两次反射后,信号会逐渐衰减,最终回到检测点的信号仅为一股。经过多支点的信号,其衰减情况会更加明显,经过分支太多,会加大信号辨识的难度。同时,行波在传输阶段,还会受到各种因素的影响,比如:电容、电感和阻抗,其强度同样会减弱,再加上变压器应用,使波形发生了异化。由此得知,如何对这些减弱和异化的波形进行使用,并从中获取有用的信息,是准确定位线路故障的重中之重。
3.2 线路拓扑特征波概念
波形会在传输过程中不断衰减和变形,这对于波形的使用,提出了更加严格的要求,出于利用波形信息的考虑,研究人员根据行波只会被阻抗不连续点发射或折射的特点,认为阻抗不连续点是录波波形的主要特征点。在此基础上,线路拓扑特征概念被提出。所谓的特征波是指由线路末端返回到前端全部线路中经由阻抗不连续点返回的波形,这里所说的阻抗不连续点可能会位于线路的不同位置和不同点,其中就包括线路故障点。如果线路分支较少,且距离较远时,与这些特征点相对应的特征波,就会在录波中产生的明显的波形形式,其主要形式大致分为两种:一种是波峰;另一种是波谷。二者产生的条件不同,波峰的产生条件为传播后方阻抗小于传播前方阻抗,此时返回的行波为正向特征波,也就是所谓的波峰,与之相反,就会产生波谷。通过特征波,可以对配电线路中的阻抗不连续点加以明确,从而得到线路的拓扑结构。
3.3 雷击故障处理手段
首先,需要了解工程中杆塔出的安装工作,针对这项工作有清楚场地避雷装置安装位置,同时还应该了解到配电线路中,避雷装置一旦处置不当,将会严重影响到施工作业效果,所以施工作业人员,一定要了解避雷装置安装规范内容以及要求,这样才能有针对性地进行相关操作,通过安装避雷装置的防范手段,能够有效地降低雷击对配电线路运行产生的影响。其次,应该考虑到配电线路运行过程中,可能出现的问题,为了降低电磁干扰以及静电感应对电力运行产生的影响,提升工作效率,可以在空旷区域增设避雷线,提升配电线路运行的安全性以及稳定性。最后,应该加大输变电线路的绝缘能力,这项工作在以往进行效果并不理想,处理这项工作会受到工作环境的影响,所以需要考虑到环境对施工的影响,在考虑到这方面影响因素之后,还应该了解其它因素对工程的影响。比如,配电接地电阻可能对配电线路运行产生影响,应该适当的降低接地电阻的阻值,这样便能提升雷击电阻参数的准确性,参数合理设置,可以在很大程度上提升配电线路运行的稳定性。
4 结束语
综上所述,如何高效且准确地定位故障,已经成为检修线路故障,保证供电稳定性的重要举措。鉴于此,该文对经验定位法、分段检测方法、注入行波信号检测故障距离、故障分支判断法、实时故障定位系统等故障定位方法进行分析,认为这些方法各具优缺点,电力企业应根据实际,选择合适的故障定位方法。
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