0.4kV配電線路的常見(jiàn)故障分析和探討

0 引言

在日常的配電運(yùn)維和急搶修工作中,0.4 kV線路故障是最常發(fā)生的一種線路故障,影響到人們的正常生活和工作,甚至還會(huì)帶來(lái)財(cái)產(chǎn)損失和人員損傷^[1],為此,需要對(duì)0.4 kV配電線路故障進(jìn)行全面分析,并找到相應(yīng)解決辦法。

1 0.4 kV配電線路常見(jiàn)故障分類(lèi)

1.1 接觸不良

接觸不良是在供電線路或電氣設(shè)備上,電氣連接處由于接觸壓力或接觸面積不足,接觸面氧化膜電阻過(guò)高引起接觸電阻過(guò)大的現(xiàn)象[1]。當(dāng)故障發(fā)生到一定程度,不能夠連續(xù)提供足夠的電壓或電流時(shí),就會(huì)造成線路停電,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引發(fā)電氣火災(zāi)。

供電側(cè)引起接觸不良的原因具體有:1)線路長(zhǎng)期滿負(fù)荷、超負(fù)荷運(yùn)行。線路連接處本身存在接觸電阻,在滿負(fù)荷的情況下電流流過(guò)連接處會(huì)產(chǎn)生溫升,改變接觸部位的物理性能,達(dá)到一定程度就會(huì)造成線路故障。2)線路設(shè)備安裝不當(dāng)、元器件質(zhì)量不達(dá)標(biāo),使電氣連接處留有空隙,產(chǎn)生了較大的接觸電阻,接入負(fù)荷后產(chǎn)生高溫,導(dǎo)致電氣連接處損壞。3)銅鋁氧化。銅和鋁是兩種不同的金屬元素,它們的導(dǎo)電性也不同,當(dāng)用過(guò)渡線夾把銅線和鋁線接到一起后,過(guò)渡線夾的銅鋁接觸面會(huì)受到氧氣的氧化作用,慢慢形成了高阻值的銅鋁氧化膜,當(dāng)銅鋁氧化達(dá)到一定程度后,便會(huì)損壞斷裂造成線路故障。4)三相負(fù)荷不平衡。由于居民、商業(yè)負(fù)荷通常是混用的,這些負(fù)荷的類(lèi)型、大小、用電時(shí)間均不相同,會(huì)導(dǎo)致負(fù)荷較大的相電壓或電流,而負(fù)荷較小的相則相反。這種用電不平衡狀況無(wú)規(guī)律性,也無(wú)法事先預(yù)知。線路的三相負(fù)荷不平衡,會(huì)導(dǎo)致設(shè)備、金具長(zhǎng)期處在大電流的狀態(tài)下,從而損壞線路,造成停電故障。

用戶側(cè)接觸不良的異常表現(xiàn)為:1)電器在非人為控制的情況下,短時(shí)間內(nèi)多次啟動(dòng)關(guān)閉、電燈不正常的閃爍;2)低壓斷路器跳閘,試合閘能成功送電,但一段時(shí)間后會(huì)再次跳閘,合閘后跳閘的情況仍會(huì)出現(xiàn),且越來(lái)越頻繁,使得客戶無(wú)法正常用電或完全停電。

1.2 短路故障

短路故障是指供電線路或設(shè)備中的一部分被短接,致使電流瞬時(shí)升高,導(dǎo)體溫度迅速升高,絕緣破壞,導(dǎo)致設(shè)備損壞的故障。在低壓配電線路中,短路故障又可分成多相短路、接地短路等多種。供電側(cè)造成短路故障的原因有: 自然因素(大風(fēng)、暴雨、暴雪、雷擊、沙塵暴等)、外力破壞 (暴力施工、交通肇事等)、生物性破壞(樹(shù)害、鳥(niǎo)害等)。在用戶側(cè)短路故障表現(xiàn)為開(kāi)關(guān)跳閘后,無(wú)法合閘或合閘后又迅速跳閘。

1.2.1 接地故障

接地故障是指導(dǎo)體與大地的意外連接。它可分為單相接地和多相接地,在低壓配電線路中,單相接地占到接地故障的90%以上,本文著重分析單相接地故障。

在單相接地故障中,故障點(diǎn)前段的低壓開(kāi)關(guān)并不會(huì)跳閘,線路仍會(huì)異常運(yùn)行,具體的表現(xiàn)為接地相線對(duì)地電壓幾乎為零,中性線對(duì)地的電壓U0為:

式中:I_d為接地點(diǎn)的短路電流;R_d為相線接地點(diǎn)電阻;R₀為中性點(diǎn)(變壓器接地)接地電阻;U為相電壓220v。

單相接地故障在用戶側(cè)表現(xiàn)為部分電器無(wú)法正常工作,電燈比平時(shí)要暗得多,這是因?yàn)橄嗑€接地電壓為零,中性線卻有較小的電壓,所以就有以上的現(xiàn)象,影響用戶正常用電。單相接地故障的現(xiàn)象多發(fā)生在用戶側(cè),為熱水器、空調(diào)等家用電器設(shè)備內(nèi)部線路故障導(dǎo)致,同樣也會(huì)造成整個(gè)低壓配電線路出現(xiàn)這種異常情況。由于用戶側(cè)單相接地故障有較強(qiáng)的隱蔽性,需對(duì)用戶側(cè)開(kāi)關(guān)逐一排查,查找起來(lái)較為耗時(shí)。

1.2.2 相間短路

相間短路是兩個(gè)相間導(dǎo)體觸碰而引起的故障,具體的表現(xiàn)為線路瞬間電流增大幾倍甚至十幾倍,將上級(jí)開(kāi)關(guān)頂跳閘、變壓器保險(xiǎn)燒斷,短路電流產(chǎn)生的熱量會(huì)引起線路或絕緣的損壞,造成大范圍的停電現(xiàn)象。

1.3 斷線故障

斷線故障是線路本體質(zhì)量或是外部環(huán)境影響而導(dǎo)致相線或中性線發(fā)生斷線的一種故障,分為相線斷線和中性線斷線。相線斷線的表現(xiàn)為故障點(diǎn)前段用電正常,后段則無(wú)電,根據(jù)這一表現(xiàn)形式能夠迅速確定故障點(diǎn)的具體位置。

中性線斷線是斷線故障的另一種情況,中性線斷線后中性線與大地不通,中性線電壓由0 V迅速升至380 V,在用戶側(cè)表現(xiàn)為中性線380 V,相線220 V,在這種遠(yuǎn)超電器額定電壓的情況下,極易造成電器永久性損壞,有些老舊小區(qū)由于電燈中性線未接入開(kāi)關(guān),在這種情況下即使關(guān)掉用戶側(cè)開(kāi)關(guān),也會(huì)有回路產(chǎn)生,電燈依舊遠(yuǎn)超正常亮度,最后損毀,甚至?xí)鸹馂?zāi)造成嚴(yán)重的人員和財(cái)產(chǎn)損失。

2 0.4 kV配電線路故障的查找原則

2.1 確定故障類(lèi)型

在線路故障發(fā)生后,需要配電運(yùn)維人員第一時(shí)間分析故障的影響范圍和故障類(lèi)型。由于絕大多數(shù)故障在用戶側(cè)都有不同的異?，F(xiàn)象,檢修人員可以直接聯(lián)系用戶來(lái)確定故障的大體類(lèi)型和影響范圍,并安撫用戶,體現(xiàn)檢修人員的專業(yè)素養(yǎng)和可靠性。

2.2 先用戶側(cè)、后供電側(cè)

通常用戶側(cè)的故障要比供電側(cè)故障發(fā)生的頻率更高,為了快速查找到故障點(diǎn),應(yīng)從用戶側(cè)往供電側(cè)排查[2],其中涉及用戶產(chǎn)權(quán)的故障在簡(jiǎn)單處理送電后還要告知用戶后續(xù)解決辦法。

2.3 縮小影響范圍,以快速送電為原則

在搶修中,經(jīng)常會(huì)遇到搶修時(shí)間長(zhǎng)、搶修困難的故障,長(zhǎng)時(shí)間的停電對(duì)居民的生活和工作都有著巨大的影響,工作人員會(huì)盡可能把停電范圍縮小到最小,采用臨時(shí)用電(聯(lián)絡(luò)線、帶電車(chē)、發(fā)電機(jī)、臨時(shí)電纜等)讓一些重要用戶及時(shí)用電,避免由停電而引發(fā)投訴和社會(huì)輿論。

3 0.4 kv配電線路故障的查找方法

3.1 “望、聞、問(wèn)、切”四步法

“望、聞、問(wèn)、切”四步法是老師傅的經(jīng)驗(yàn)總結(jié),是查找線路故障最好用的方法。望:即觀察架空線路、弓子線是否有明顯的斷線現(xiàn)象,看變壓器保險(xiǎn)是否有燒斷的情況,架空線路、橫擔(dān)上是否有異物;聞:聞?dòng)脩魝?cè)、配電室等室內(nèi)環(huán)境中有沒(méi)有膠皮、線纜燒焦的異味;問(wèn):詢問(wèn)客戶、物業(yè)和路人,快速確定故障停電的波及范圍和故障的具體表現(xiàn)形式,確定故障類(lèi)型和故障的大致范圍;切:在搶修完成送電后,再詢問(wèn)用戶是否來(lái)電,確保送電后無(wú)遺漏的用戶。

“望、聞、問(wèn)、切”四步法查找故障比起常規(guī)按部就班的查找方法,效率要高得多,第三步“問(wèn)”最為關(guān)鍵,有時(shí)按照常規(guī)方法尋找故障點(diǎn)需要1~2 h,而問(wèn)一個(gè)知曉故障點(diǎn)的路人就可以將這些時(shí)間全部省去,把更多的時(shí)間用在搶修故障點(diǎn)上,相當(dāng)于給搶修人員開(kāi)了一條綠色通道,極大地縮短了停電時(shí)間。有時(shí)雖然不能明確故障點(diǎn),但在溝通中停電范圍、故障類(lèi)型也會(huì)大體判斷出來(lái),為搶修人員省去了很大一部分排查故障的時(shí)間。第四步“切”也很重要,在處理了故障送電后,經(jīng)常出現(xiàn)電流過(guò)大而將低壓側(cè)、用戶側(cè)開(kāi)關(guān)頂跳的情況,這時(shí)要及時(shí)聯(lián)系用戶,若用戶反映仍無(wú)電,繼續(xù)排查配電線路。若是因低壓開(kāi)關(guān)跳閘導(dǎo)致用戶再次無(wú)電,需考慮用戶側(cè)是否負(fù)荷過(guò)大,在卸負(fù)荷后嘗試再次陸續(xù)送電,并不時(shí)測(cè)量線路電流,保證線路電流在低壓開(kāi)關(guān)的額定電流范圍內(nèi),觀察低壓開(kāi)關(guān)是否仍會(huì)跳閘,若低壓開(kāi)關(guān)仍跳閘,說(shuō)明線路還有其他的故障點(diǎn),需繼續(xù)查找故障。

3.2 分段法

分段法是查找線路故障的一種常規(guī)方法,它是以低壓開(kāi)關(guān)為節(jié)點(diǎn),將低壓配電線路分為多個(gè)小段,通過(guò)測(cè)量每一段的電壓、電流、電阻,來(lái)確定故障點(diǎn)的大體位置,如圖1所示。

3.2.1 分段法查找單相接地故障

在單相接地故障中,一相接地導(dǎo)致在整個(gè)低壓配電線路上該相電壓都為零,只需將這個(gè)故障點(diǎn)隔離出去,線路就會(huì)恢復(fù)正常。查找先從用戶側(cè)開(kāi)始,以樓層單元開(kāi)關(guān)為節(jié)點(diǎn),斷開(kāi)樓層單元開(kāi)關(guān),測(cè)量開(kāi)關(guān)進(jìn)線電壓是否恢復(fù)為三火一零。

若電壓仍為異常狀態(tài),故障點(diǎn)在該開(kāi)關(guān)的前段,從前段繼續(xù)按此方法查找;倘若電壓恢復(fù)正常,故障點(diǎn)則在單元開(kāi)關(guān)到用戶這段,逐一對(duì)用戶開(kāi)關(guān)按此步驟操作,最后將故障確定到固定的一段線路中,如圖2所示。

3.2.2 分段法查找相間短路故障

在相間短路故障中,線路短路會(huì)導(dǎo)致該線路前端某一低壓開(kāi)關(guān)跳閘,以該開(kāi)關(guān)為節(jié)點(diǎn),后段為故障段。將該開(kāi)關(guān)的下一開(kāi)關(guān)拉開(kāi),用搖表來(lái)測(cè)量?jī)蓚€(gè)開(kāi)關(guān)間線路的絕緣性能,將搖表達(dá)到1 000 V的檔位,測(cè)量線路相間電阻,若測(cè)得相間電阻遠(yuǎn)小于2 MΩ,故障點(diǎn)就在該段;若大于2 MΩ,表明絕緣性能良好,故障點(diǎn)則在后段,繼續(xù)拉開(kāi)后一開(kāi)關(guān)按此方法測(cè)量后段線路絕緣性能,直至找到故障線路段,如圖3所示。

3.2.3 分段法查找中性線斷線故障

中性線斷線在故障點(diǎn)后段表現(xiàn)為中性線380 V、 相線220 V,故障點(diǎn)前段為正常線路狀態(tài),從用戶側(cè)開(kāi)始,以樓層單元開(kāi)關(guān)為節(jié)點(diǎn),測(cè)量零、相電壓,若測(cè)得為正常電壓,故障點(diǎn)在樓層單元開(kāi)關(guān)到用戶開(kāi)關(guān)段;若仍為異常電壓,故障點(diǎn)則在前段'繼續(xù)測(cè)量前段電壓,直至找到故障線路段。

3.3 低壓電纜故障點(diǎn)的查找方法

在找到了包含故障點(diǎn)的線路后,下一步就是要準(zhǔn)確地找故障點(diǎn)。對(duì)于架空線路而言,需檢查故障段兩頭的低壓開(kāi)關(guān)、連接金具是否有斷裂或松動(dòng),架空線路上是否存在金屬等異物。

電纜故障的查找相比架空要難一些,通常包括以下步驟:

1)停電,打開(kāi)故障線路段兩端接口,用搖表確定電纜的故障相。

2)用萬(wàn)用表測(cè)量故障相的電阻大小,確定故障電阻是高阻故障(>200 Ω)還是低阻故障(≤200 Ω)。

3)將電纜故障測(cè)距儀按照說(shuō)明書(shū)與電纜一端正常相相接,使用單次脈沖法測(cè)出電纜全長(zhǎng)(若是低阻故障,再將測(cè)距儀與故障相相接,用單次脈沖即可測(cè)得故障點(diǎn)距離)。

4)將電纜路徑儀接到正常相上,用路徑信號(hào)接收槍來(lái)確定電纜的路徑走向,并標(biāo)記。

5)收起電纜路徑儀,將高壓發(fā)生器按照說(shuō)明書(shū)接在故障相一端,電纜測(cè)距儀的接線更換脈沖電流法或二次脈沖法,在線路對(duì)端有人看守后打開(kāi)高壓發(fā)生器,發(fā)出電壓調(diào)整為4~9 kV,單次放電,通過(guò)電纜測(cè)距儀接收到的圖形確定故障點(diǎn)距離(從高壓信號(hào)發(fā)生處到故障點(diǎn)的距離)。

6)將高壓發(fā)生器調(diào)為連續(xù)放電,帶上故障指示器,按照之前標(biāo)記好的路徑,在測(cè)距儀測(cè)得的故障點(diǎn)前后50 m的范圍內(nèi),查找故障點(diǎn)發(fā)出的振動(dòng),最終確定故障點(diǎn)。

在實(shí)際的低壓電纜搶修中,由于低壓電纜絕緣性沒(méi)有高壓電纜好,使用高壓發(fā)生器時(shí)若把發(fā)生電壓調(diào)到較高的電壓上,放電時(shí),儀器的接地處就會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)干擾,無(wú)法準(zhǔn)確找到故障點(diǎn);而使用低電壓,故障點(diǎn)振動(dòng)又不明顯,需在安靜的環(huán)境下仔細(xì)查找,并不能及時(shí)找到故障點(diǎn)。以上種種情況嚴(yán)重拖延了搶修的時(shí)間,電力單位通常在遇到低壓電纜故障后,需先在該故障段敷設(shè)臨時(shí)電纜并送電,再按照電纜故障的查找方法查找故障點(diǎn)。

4 0.4 kV配電線路故障的防范措施

4.1 加強(qiáng)對(duì)低壓配電線路的巡視

1)定期在線路負(fù)荷最大時(shí)用紅外測(cè)溫儀測(cè)量線路連接金具、接口、電纜頭等連接部位溫度，對(duì)出現(xiàn)明顯溫升的部位應(yīng)及時(shí)上報(bào)整改。

2)定期用鉗形表測(cè)量線路負(fù)荷最大時(shí)的電流，對(duì)三相電流不平衡或單相電流超過(guò)400 A以上的滿負(fù)荷線路應(yīng)及時(shí)上報(bào)改造計(jì)劃。

3)巡視線路中發(fā)現(xiàn)鳥(niǎo)害、樹(shù)害等'應(yīng)及時(shí)上報(bào)，擇日整改。樹(shù)害問(wèn)題應(yīng)與林業(yè)部門(mén)及時(shí)溝通，共同合作處理。

4)巡視線路發(fā)現(xiàn)有施工單位在電力線路區(qū)域內(nèi)施工，應(yīng)及時(shí)告知施工單位線路位置和走向，避免線路遭到破壞。加強(qiáng)與市政、燃?xì)?、水利等部門(mén)的溝通，避免相關(guān)部門(mén)在施工時(shí)破壞電纜線路。

4.2 對(duì)天氣因素的防范措施

1)加強(qiáng)電力設(shè)施的保護(hù)，加裝電桿反光防護(hù)墩，清理周?chē)鷺?shù)木，以保電力設(shè)施的安全。

2)對(duì)特殊天氣應(yīng)有相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，建立備用電源'如聯(lián)絡(luò)線、發(fā)電車(chē)等，確保電力供應(yīng)的連續(xù)性。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文是筆者在配電運(yùn)行維護(hù)搶修工作中碰到低壓線路故障處理的一些思考和總結(jié)。低壓配電線路故障不僅影響著居民的正常用電，嚴(yán)重時(shí)還可能出現(xiàn)火災(zāi)或觸電等安全事故，造成巨大的損失。因此，有必要分析和探討配電線路故障，既要短時(shí)間內(nèi)處理好故障為居民送電，又要分析故障成因做好防范措施，只有這樣才能保證配網(wǎng)的安全穩(wěn)定，才能滿足社會(huì)發(fā)展的需要。

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2024年第15期第6篇