电缆屏蔽线安装方式对集中式...化应用的影响分析及对策研究_曾睿哲.pdf

2023 1期 电缆屏蔽线安装方式对集中式配网自动化应用的影响分析及对策研究曾睿哲（深圳供电局有限公司，广东 深圳 ）摘要：近年来，我国经济迅速发展，电力作为支撑经济社会不断发展的重要组成部分，对供电可靠性的要求也随之提高。在与用户直接交互的配网领域，配网自动化作为提高供电可靠性的有效技术手段而备受重视，且在全国各大城市已广泛应用。论述在集中式配网自动化技术应用落地过程中，电缆屏蔽线的安装方式对于该技术实施应用的影响，并提出对策。关键词：供电可靠性；集中式配网自动化；电缆屏蔽线；零序电流中图分类号：（，）：，：；收稿日期：引言随着国家、行业对于配网自动化的重视程度不断提高，配网自动化技术在各省市配电领域迅速发展，技术日趋成熟。在该技术落地应用的过程中，也出现诸多影响配网自动化成效的因素，如交换机取电不规范、电缆屏蔽线安装错误、蓄电池维护不到位等。由于配网中压电缆及终端头数量庞大，配网领域人员对于电缆屏蔽线安装方式的重视程度不够，且对于用电可靠性要求较高的大城市停电消缺较为困难，因此三者综合导致电缆屏蔽线安装方式成为影响集中式配网自动化应用成效的重要因素之一。集中式配网自动化应用逻辑简介基于通信技术的集中式配网自动化系统主要包括配网自动化终端（以下简称 ）、通信设备、自动化系统与主站，其应用过程可简要分为故障电流采集与保护信号上送、故障范围判断与故障隔离、非故障区域恢复供电。这三个步骤具有明确的先后顺序和因果逻辑关系，后一步只有在前一步正确实现的前提下才能成功应用，如电缆屏蔽线安装错误导致零序电流互感器未检测到故障电流或误检测到电流，使得零序电流保护信号上送有误，进而造成故障范围判断错误，最终使得配网自动化技术应用失败，这与提高配网供电可靠性的目的相悖。故障电流采集与保护信号上送当配电线路发生故障时，安装在中压电缆终端头附近的电流互感器或零序电流互感器检测到一次故障电流并同步反馈至二次电流回路中，由 采集二次电流并判断其与保护整定值的关系，若大于整定值则保护单点信号变位，并通过通信装置与通信通道上传保护信号至自动化主站。故障范围判断与故障隔离自动化主站收到线路上单台或多台 的保护信号，由自动化系统或人工根据保护信号上送情况判断出故障范围（即流过故障电流的终端均上送保护信号，而没上送保护信号的则判断为无故障电流流过）后，断开故障点输配电工程电工技术 中国电工网两侧开关，实现故障快速隔离。非故障区域恢复供电由自动化系统或人工执行复电操作，通过合上跳闸开关恢复故障点前端供电，通过合上联络开关恢复故障点后端的正常供电，至此隔离了故障并恢复了非故障区域的供电，集中式配网自动化技术应用结束。原理分析在中性点经小电阻接地的配网中，正常运行时三相电压对称，三相对地有相同的电容，且每相都有一个超前相电压 的电容电流，三相电容电流之和为零。当发生单相金属性接地故障时，故障相对地电压变为零，非故障相电压达到正常时的 倍，流过故障点的电流为全系统电容电流与流过接地变压器的零序电流的相量和。如图所示，在小电阻接地配网系统中，馈线的相发生接地故障，相绝缘层被击穿，与屏蔽接地层形成接地短路，导致相电压为零。若忽略负荷电流和电容电流在线路阻抗上的电压，则全系统相电压为零，相电容电流也为零，即馈线和馈线 的相电容电流均为零。非故障相 相、相中流有其本身的电容电流、和，其中非故障线路的、及流过接地变压器的零序电流通过地、电缆屏蔽层的接地线流入馈线的接地点，相的接地点处将流回全系统所有馈线的非故障相对地电容电流与流过接地变压器的零序电流的相量和 ，因此零序电流互感器处采集到的零序电流为全系统非故障线路对地电容电流与流过 接 地 变 压 器 的 零 序 电 流 的 相 量 和 ，即电缆屏蔽接地线中流过的电流。由此可知，屏蔽接地线对于配网自动化中零序电流保护起到至关重要的作用。电源接地变小电阻3IN0馈线 I屏蔽层接地线IA2+IB2+3IN0IA1+IA1+IB1+IB2+3IN0IB1IA1电缆终端头零序电流互感器IB1IA1故障点馈线 IIIB2IA2A B C图 1 小电阻接地系统单相接地时零序电流流向示意图中压交联聚乙烯绝缘电缆金属屏蔽层通常采用两端直接接地的方式，假设零序 检测到的电流为。正常运行情况下，三相电容电流平衡，。如果电缆层屏蔽线接地线安装方式不正确（如图（）、（）所示），即电缆屏蔽层在零序 中穿过的次数为奇数，那么零序 检测到的电流 等于电缆屏蔽层中流过的电流，若此时屏蔽层受到干扰磁通影响，则会有屏蔽环流从屏蔽层中流过，当 大于零序保护整定值时，零序电流保护会误动作。而如果接地线安装正确（如图（）、（）所示），即使屏蔽层受到干扰，因屏蔽层接地线在零序 中穿过的次数为偶数，零序 也不会检测到电缆屏蔽层中的环流，零序电流保护不会误动作。图 2 正常运行时电缆屏蔽层接地线的四种安装方式示意图当线路发生单相接地故障时，电缆绝缘层被击穿，线芯导体与电缆屏蔽层短路，形成对地故障。由上述原理可知，如果电缆屏蔽接地线安装不正确（如图（）、（）所示），那么零序 在理论上应检测到的电流被屏蔽接地线穿梭奇数次抵消，导致零序保护不动作；只有在电缆屏蔽层接地线安装正确（即电缆屏蔽层接地线穿越零序 时须回穿下来再接地）时，零序 检测到的电流 才等于全系统非故障线路对地电容电流与流过接地变压器的零序电流的相量和 ，零序保护才能正确动作。图 3 单相接地时电缆屏蔽层接地线的四种安装方式示意图电工技术输配电工程2023 1期 综上可知，电缆屏蔽线对于集中式配网自动化应用的影响主要体现在其安装方式会直接影响零序电流保护能否正常动作，要么检测不到零序电流导致保护拒动，要么受高频信号等干扰导致保护误动，进而影响集中式配网自动化应用中后续的故障范围判断、隔离与复电步骤。影响分析由上述理论分析可知，电缆屏蔽线安装错误导致的结果有两种情况：一是故障时检测不到零序故障电流，没有上送故障电流信号；二是受干扰磁通等的影响，导致电缆屏蔽线中出现环流，误上送故障电流信号。漏上信号典型的中压环网接地故障示意图如图所示。和 为站内馈线开关，配置故障跳闸功能；、为配备有 的环网柜，其中和为负荷开关，无跳闸功能，和为分界断路器，用于拦截用户故障，为常开的联络点。正常情况下，当点发生接地故障，跳闸，流经故障电流且有告警信号的开关有、和，则判断故障位于 与 之间。此时故障处理逻辑为断开（点发生故障判断为母线故障，扩大一级隔离范围），合上 恢复前端供电。若 电缆终端头处电缆屏蔽线安装错误，则告警的开关只有、。此时 不会上送告警信号，会误认为故障位于 与 之间，则故障处理逻辑为断开 和，合上 和联络点。因实际故障位于点，故 合上后导致 跳闸，给原本不受影响的、环网柜所带用户带来了停电感知，降低了配网供电可靠性。图 4 J 点接地故障示意图 误上信号仍以图接地故障示意图为例，点发生接地故障，正常情况下的故障处理逻辑同上。若 终端头处电缆屏蔽线 安 装 有 误，则 告 警 的 开 关 有、和。此时会认为故障位于 和 之间，造成故障范围误判断，断开 后，合闸于故障，引起 再次跳闸，造成集中式配网自动化应用失败的结果，严重影响用户用电可靠性。管控对策综上所述，电缆屏蔽线若安装有误，就将直接导致配网自动化的应用失败和供电可靠性的下降，因此配电领域从业者应高度重视电缆屏蔽线的安装方式，以下将从存量缺陷的发现及消缺和新增设备的入网把控两方面进行管控对策的论述。存量缺陷的发现及消缺（）在日常巡视中，将电缆屏蔽线安装方式纳入巡视范围，通过环网柜电缆室的观察窗进行观察。（）利用自动化主站远程巡检手段，主动查询实时遥测电流，若发现正常运行情况下便存在零序电流，则可判断该开关处的终端头电缆屏蔽线大概率安装有误，后续可安排现场查勘。（）做好线路跳闸分析，接地故障处理结束后，对故障处理过程进行复盘，重点留意故障发生时漏上送零序告警信号的或不该上送但上送了信号的开关，针对此两类开关进行现场检查。若发现电缆屏蔽线安装错误的缺陷，则应尽快办理停电并消缺，避免后续配网自动化应用失败的发生。新增设备（）做好培训与宣贯，对配电领域管理者、配电运维人员、项目经理、施工单位负责人和施工人员开展培训学习，带领各方正确认识电缆屏蔽线的作用，提高各专业人员的重视程度。（）严格把控设备验收环节，工程涉及的每个电缆室内的电缆屏蔽线均要一一查看核对，与正确安装方式一致，方可通过验收进行设备并网，避免后续停电消缺。结语虽然配网自动化技术能在一定程度上提高配网的智能化和供电可靠性，但结合工作经验可知，这项技术的成功应用需建立在各个业务环节、专业领域齐抓共管的基础上，电缆屏蔽线安装方式则是其中一个不容忽视的环节。因此，在配网自动化技术的应用中，不仅要抓施工建设速度，尽快实现配网的智能化，还要注意在各个环节中把好关，尤其重视在配网领域易被忽视的电缆屏蔽线的安装方式，否则会给更多用户带来不必要的停电感知，降低用户用电可靠性，与应用配网自动化技术的初衷相悖。参考文献 杨奇逊 配网自动化及其实现 电力自动化设备，（）：李传东小电流接地选线装置报警系统零序电流互感器的安装及接线 电世界，（）：詹文仲 电缆屏蔽线安装方式对零序电流保护的影响分析供用电，（）：郁景礼配网“消改小”实施与小电阻接地方式的应用分析 电工技术，（）：，输配电工程电工技术