10KV線路故障指示器運(yùn)行失敗的原因及改進(jìn)措施

近年來，電力企業(yè)10kV線路安裝使用的短路故障指示器對供電部門的故障巡線、鎖定故障范圍、提高巡線效率、減少勞動(dòng)強(qiáng)度、提高供電可靠性方面，發(fā)揮了積極的作用。但在運(yùn)行實(shí)踐中時(shí)常發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)品運(yùn)行極不穩(wěn)定，且在運(yùn)行一段時(shí)間后就完全失去應(yīng)有的作用。具體表現(xiàn)為：

一、損壞率高

該產(chǎn)品在運(yùn)行1—6個(gè)月的損壞率達(dá)98%以上，主要現(xiàn)象是在線路有故障時(shí)不能翻牌、或翻牌后不能復(fù)位。這主要是故障指示器額定電流適用范圍較小而影響其自身壽命。

根據(jù)故障指示器原理：線路短路故障的判據(jù)為：

1.線路的突變電流啟動(dòng)值(可根據(jù)用戶要求設(shè)定);

2.電流的變化率大于或等于短路前線路電流的50%;

3.線路短路故障后電流為零(故障后上級開關(guān)跳閘)。

在第一條判據(jù)中，線路的突變電流啟動(dòng)值是根據(jù)用戶線路負(fù)荷情況所提供的數(shù)據(jù)，此值已經(jīng)出廠設(shè)定則固定下來。故障指示器內(nèi)部芯片可根據(jù)此值工作、翻牌。由于10kV線路故障點(diǎn)短路容量的大小將直接影響線路短路電流數(shù)值的變化。也就是說線路故障時(shí)瞬間電流可遠(yuǎn)超故障指示器的額定電流啟動(dòng)值，這樣可對故障指示器內(nèi)部芯片造成致命的損傷，使其不能正常工作，造成指示器誤動(dòng)或拒動(dòng)，以致芯片損壞而完全失去作用。

二、故障指示器內(nèi)部芯片工作電源有缺陷

10kV線路短路故障指示器對線路短路故障的判據(jù)都建立在內(nèi)部芯片準(zhǔn)確的檢測運(yùn)算、指令其轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是否工作、翻牌。芯片工作的穩(wěn)定性及檢測計(jì)算精度都與電源穩(wěn)定性有關(guān)，而指示器內(nèi)嵌入的芯片工作電源是一個(gè)紐扣鋰電池，該電池的容量(A·h)大小，決定了故障指示器正確工作的時(shí)間。因其容量的限制，在工作一段時(shí)間后它的容量會逐漸衰減、電壓降低，而使芯片無法正常工作使程序出現(xiàn)紊亂發(fā)出錯(cuò)誤指令，或出現(xiàn)根本無法工作的現(xiàn)象。在運(yùn)行實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)、負(fù)荷較小的10kV線路裝設(shè)的故障指示器壽命較長(5—10個(gè)月)，負(fù)荷較大的10kV線路上裝設(shè)的故障指示器壽命較短(3—5個(gè)月)。這是因?yàn)樨?fù)荷較小線路出現(xiàn)的故障次數(shù)遠(yuǎn)低于大負(fù)荷線路，線路故障次數(shù)越多，電池能量消耗也越大，最終使電池能量耗盡，指示器停止工作使之不能翻牌或翻牌后不能復(fù)位。

三、改進(jìn)建議

10kV線路故障指示器在質(zhì)量穩(wěn)定可靠的基礎(chǔ)上，確實(shí)能指導(dǎo)農(nóng)電管理人員在線路故障時(shí)快速查處故障點(diǎn)及時(shí)處理，及早恢復(fù)供電。但由于產(chǎn)品本身存在的致命缺陷導(dǎo)致指示器難有作為。該產(chǎn)品主要是設(shè)計(jì)缺陷而導(dǎo)致。所以全國各個(gè)廠家所生產(chǎn)的10kV線路短路故障指示器都存在著共同的問題。這也是目前各電力企業(yè)10kV線路安裝的短路故障指示器運(yùn)行失敗的重要原因。為此本人建議作如下改進(jìn)建議：

1.建議廠家在故障指示器芯片內(nèi)設(shè)置一個(gè)大電流信號隔離電路，適用于任何10kV線路，防止線路短路超過故障指示器設(shè)定的額定電流啟動(dòng)值時(shí)、沖擊芯片使之損壞。比如：要求線路故障指示器額定電流啟動(dòng)值是200A，一旦線路短路點(diǎn)較近、導(dǎo)線截面較大時(shí)瞬間短路電流可能有上千安甚至幾千安、如果指示器的芯片沒有大電流沖擊隔離措施、超出額定電流幾倍的沖擊電流將損壞芯片判據(jù)邏輯電路，使之不能正常工作。在運(yùn)行實(shí)踐中觀察，有些故障指示器在一次線路短路故障出現(xiàn)、指示器翻牌后即損壞、不能復(fù)位，這就是大電流沖擊造成的后果。有了大電流信號隔離電路，故障指示器即可在設(shè)置額定電流啟動(dòng)值以內(nèi)，再根據(jù)其它判據(jù)條件正確發(fā)出翻牌、發(fā)光、復(fù)位等指令。超過額定電流值的信號被隔離、不再沖擊芯片電路，使芯片能穩(wěn)定可靠的工作。指示器根據(jù)判據(jù)條件作出正確的翻牌指示，幫助巡線人員快速查出故障點(diǎn)、快速處理后恢復(fù)送電。

2.改進(jìn)線路故障指示器芯片供電模式、提供穩(wěn)定可靠的工作電源。

目前國內(nèi)各10kV線路故障指示器內(nèi)部芯片的工作電源都是有一個(gè)紐扣鋰電池提供。隨著運(yùn)行時(shí)間線路短路故障次數(shù)的增加，電池能量很快耗盡且不能更換，使整個(gè)故障指示器完全失去作用。大量運(yùn)行實(shí)踐證明：10kV線路故障指示器內(nèi)部電池消耗怠盡，使指示器不能正常工作的主要原因之一。現(xiàn)在的太陽能充電技術(shù)非常成熟，故障指示器外殼材料都是透明有機(jī)玻璃制成，可利用太陽能板裝貼在指示器空間內(nèi)壁上將太陽能轉(zhuǎn)換成電能，對芯片電池提供一個(gè)不間斷的充電電源，保證芯片正常工作的電源需求。由于故障指示器都是安裝在位置較好的桿塔導(dǎo)線上，接收光照時(shí)間長，太陽板轉(zhuǎn)換電源充足。當(dāng)天陰無陽光時(shí)，芯片工作電源則有可充電電池提供(并能保持30天左右)，只要在故障指示器內(nèi)部裝一個(gè)高質(zhì)量的充電電池和太陽能充電電路，10kV線路故障指示器就有一個(gè)穩(wěn)定可靠的工作電源，運(yùn)行不再因電池能量衰減或缺失，而影響故障指示器的性能，使其不作為。

3.改進(jìn)故障指示器的復(fù)位模式、使其更具人性化

10kV線路故障指示器的復(fù)位模式都是按時(shí)間設(shè)定而工作，一般由4—24小時(shí)的時(shí)間設(shè)定，具體則有用戶提出、廠家設(shè)定。也就是說當(dāng)10kV線路出現(xiàn)短路故障且線路失電時(shí)指示器隨即翻牌(紅色)，指示出故障線路。故障指示器一旦翻牌、即使事故點(diǎn)很快找到并處理、正常送電后、指示器在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)一直處于翻牌狀態(tài)，給人一種線路繼續(xù)有短路故障存在的誤導(dǎo)。在偏遠(yuǎn)地區(qū)自然條件差，巡線難度大的10kV線路，一般要求故障指示器的復(fù)位時(shí)間較長，一般復(fù)位時(shí)間設(shè)置在12—24小時(shí)之間，對于較為隱蔽難查的故障點(diǎn)該復(fù)位時(shí)間較為適合。如果故障點(diǎn)出現(xiàn)在線路很容易發(fā)現(xiàn)的地方，可能2小時(shí)左右就完全處理好并恢復(fù)線路的正常供電。這時(shí)，指示器還有很長的復(fù)位等待時(shí)間，即線路正常供電后、指示器還處在有故障指示狀態(tài)，如果該線路再次有故障發(fā)生，人們就無法判斷事故點(diǎn)與該線路是否有關(guān)聯(lián)，分不清指示器是故障翻牌還是未復(fù)位的翻牌狀態(tài)，這時(shí)故障指示器的指示已無實(shí)際意義。所以故障指示器的固定復(fù)位時(shí)間是非常不科學(xué)的，應(yīng)加以改進(jìn)和完善。最好的解決辦法就是固定復(fù)位時(shí)間改為動(dòng)態(tài)復(fù)位設(shè)置，即當(dāng)線路出現(xiàn)故障，指示器翻牌后復(fù)位不受時(shí)間限制。應(yīng)以檢測到線路帶電信號為復(fù)位條件，即當(dāng)線路故障停電指示器翻牌后，線路沒有恢復(fù)供電前，指示器一直處于翻牌狀態(tài)，一旦線路恢復(fù)供電，指示器可立即復(fù)位、恢復(fù)常態(tài)。不再出現(xiàn)線路恢復(fù)供電而指示器還處在翻牌的錯(cuò)誤狀態(tài)。

四、結(jié)束語：

智能電網(wǎng)的建設(shè)和推進(jìn)，必將給電力設(shè)備制造業(yè)帶來新的機(jī)遇，再次呼吁有關(guān)科研單位和設(shè)備制造廠家，結(jié)合產(chǎn)品運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，不斷地對10kV線路故障指示器存在的技術(shù)缺陷進(jìn)行改進(jìn)和完善，使其能穩(wěn)定可靠的工作，真正作為巡線人員的好幫手，以減輕巡線人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高巡線效率、快速處理故障及早恢復(fù)供電，為企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。