浅谈低压线路故障查找与线路保护系统的应用吴伟成

浅谈低压线路故障查找与线路保护系统的应用吴伟成

吴伟成

（广东电网有限责任公司珠海供电局广东省珠海市519055）

摘要：在三相四线制低压供电系统中，中性线断线是一种常见故障（如输电线路中性线被窃贼盗割或大风刮断；施工机械违章操作，导致中性线被挂断；三相不平衡，导致中性线线路过流，进而发展为中性线过热熔断），而配电负荷大部分为单相负荷，因用户电器的启停具有很大的不确定性，所以难以做到三相负荷完全平衡，同时在负荷较重的情况下供电距离较远的供电区域还易出现末端低电压现象，以上这些都是低压线路的异常情况，因此本文对低压线路故障查找与线路保护进行了分析。

关键词：低压线路；故障查找；线路保护；应用；分析

引言：农村低压电网一般都是三相四线制供电，当中性线因故断开，同时三相负荷不平衡时，将引起线路的各相电压畸变，从而导致某相的负载电压升高而造成该相部分电器设备烧毁。若此时中性线断路点后侧电器设备存在外壳漏电时，相当于带相电压，一旦人体接触这些电器设备外壳，就会造成触电事故。为杜绝此类事故发生，同时提高农村低压线路的故障查找水平，国网安徽宿州供电公司在原10kV配网智能架空线路故障查找系统的基础上，研发成功了低压线路故障查找与线路保护系统（本文简称系统），实现了断相线失电和断中性线2种状态的故障报警与线路保护。

1.电力服务质量问题

在低压380V三相四线制农村电网系统中，故障查找是一个令人头疼的问题。目前，当农村低压电网存在用电事故而导致被动停电现象时，往往供电所的人员是不知道停电的存在，而是等客户打投诉电话时，才知道那个台区的低压线路停电了。当前农村以留守在家的老人与小孩为主，他们使用电器的知识与技能不足，也不能正确地表述供电故障。往往存在的情况是老人和小孩向在外打工的年轻人抱怨，年轻人就会直接拨打95598投诉，将问题说得很重。由此，就会导致某些农村供电所的投诉率急剧提高。同时，在国网公司现有的评价体系中，投诉率高必然意味着服务质量差。服务质量差就会影响到供电所的服务评价体系，进而影响到供电所人员的收入。如何提高农村电网的低压台区供电的可靠性，变被动查找为主动查找，降低客户的投诉率，也是摆在农村供电所的一个难题。

2.农村用电质量问题

在低压380V三相四线制农村电网系统中，故障查找是个难题。目前，当农村低压电网存在用电事故而导致被动停电时，供电所的人员一般等客户打投诉电话时才知某台区的低压线路停电。如何提高农村电网低压台区供电的可靠性，变被动查找为主动查找，降低客户的投诉率，是农村供电所的一个难题。在低压三相四线制的配电系统中，如果三相负荷平衡，中性线中的电流应很小。但是，越来越多的现象正在颠覆这个传统观念。如某建筑物四周的广告灯箱采用电子镇流器的荧光灯照明，三相线路的负荷均衡，每相电流约为90A，但是中性线电流达到160A。这是由于整流电路导致的，这种电路从电网吸取的电流为脉冲状。当相线的电流波形为正弦波时，如果相差120°且幅度相同，在中性线上矢量叠加的结果为0；如果相线上的电流为脉冲状且相差120°，则中性线上的脉冲电流相互错开，无法抵消。如果整流电路的电流为脉冲状且相差大于60°，就会在中线上发生重叠现象，中线上的一部分电流发生抵消，实际的中性线电流会小于1．7倍的相线电流。同时，随着农村人民生活水平的提高，大量的家用电器普及，其中有许多使用整流电路的电器，以上分析的由于中性线过流问题而导致的断零现象时有发生。且农村地区为治理雾霾，引入煤改电的取暖方式后，这种现象将会越来越严重。

以上现象在农村普遍存在，究其原因是农村电网采用三相四线制公用变压器供电方式。当三相四线制的中性线因事故而断开，而其余三相负荷不平衡时，将引起低压各相电压畸变，导致某相负载电压升高，造成部分电气设备烧毁，而这部分用电设备退出运行后，负荷更轻，相电压更高，如此恶性循环，直至该相负荷全部烧毁或退出运行。同时，中性线断路点后侧电气设备外壳漏电，相当于带相电压，一旦人体接触这些电气设备外壳，会造成触电伤亡。为杜绝此类事故发生，提高农村低压线路的故障查找水平，在10kV配网智能架空线路故障查找系统的基础上，研发低压线路故障查找及线路保护系统，实现两种状态的故障报警与线路保护。一是将农村380V低压电网分成多个分支网状系统，当某分支失电时装置将发生报文发送到后台主站系统（通知低压台区哪台低压分支停电），便于供电所的人员主动维修。二是检测到三相四线制供电系统中性线断线后，在中性线断线点后侧自动投入临时工作接地点，使三相电压达到基本平衡，用户电压在用电设备额定范围内，保证设备的正常运行和防止事故的进一步发展；检测到断零故障后及时动作，可使变压器下的综合配电箱跳闸，避免电器烧毁。同时，将故障信息发送到后台的故障查找系统，通知相关人员上门维修。当供电所人员维修后，系统自动恢复原来的中性线供应。三是提供低压线路末端电压值的实时监控和三相不平衡的告警，当三相不平衡时可以报警，供电所人员根据此信息动态平衡线路负荷。

3.系统结构

系统由前端的智能故障指示与断中性线保护装置、物联网云端系统以及相关的手机APP组成。运维人员主要依靠安装在手机上的APP软件获得相关的设备信息，并对整个保护系统进行参数的设置和更改。应用低压线路故障查找与线路保护系统，需要在线路上安装DLB-I型低压故障指示与断中性线保护装置（以下简称DLB-I型装置）。

4.工作原理

相线失电：DLB-I型装置直接检测相电压，当相电压低或无电压时，可判断线路该相失电。断中性线：DLB-I型装置利用中性线断线故障时，由于三相负载不平衡导致的各相电压不平衡形成保护判据，在准确判别故障后，自动投入临时工作接地线，使三相电压基本保持平衡，以此保证用户设备正常工作。系统可同时将故障信息传送至供电公司的故障查找物联网云端上，物联网云端综合判断后，将故障信息发送到相关检修人员的手机上，提醒检修人员查找故障点，以尽早排除故障，提高供电可靠性，保证用户安全用电。同时，它也可以将停电信息发送给该条线路的用户，提高供电服务的满意度。

5.安装与应用

将DLB-I型装置安装在农村低压线路的分支线路首端合适的电杆上，其后任何位置断中性线、失电时系统都能起到告警保护作用。运维人员用自己的手机号登录APP，可以实时得到自己所管理配电线路的运行情况，当故障发生时，会知道线路发生了哪些故障（接地、短路），哪些故障在哪些相线上发生。即使没有故障，也会收到一些运行信息，提示用户提前进行运行与维护。在低压线路这一侧，也能够实时得到线路的三相末端电压等实时数据。用户可以根据这些数据，配合换相开关等设备调整线路的负荷，从而达到负载均衡和三相不平衡治理的目的。

总结：低压线路故障查找及线路保护系统由智能故障指示器、低压故障指示及断零保护装置、物联网云端系统以及相关的手机APP软件组成，可提高农村低压线路的故障查找水平，实现两种状态的故障报警和线路保护。

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