10KV线路故障指示器运行失败的原因及改进措施

近年来，电力企业10kV线路安装使用的短路故障指示器对供电部门的故障巡线、锁定故障范围、提高巡线效率、减少劳动强度、提高供电可靠性方面，发挥了积极的作用。但在运行实践中时常发现该产品运行极不稳定，且在运行一段时间后就完全失去应有的作用。具体表现为：

一、损坏率高

该产品在运行1—6个月的损坏率达98%以上，主要现象是在线路有故障时不能翻牌、或翻牌后不能复位。这主要是故障指示器额定电流适用范围较小而影响其自身寿命。

根据故障指示器原理：线路短路故障的判据为：

1.线路的突变电流启动值(可根据用户要求设定);

2.电流的变化率大于或等于短路前线路电流的50%;

3.线路短路故障后电流为零(故障后上级开关跳闸)。

在第一条判据中，线路的突变电流启动值是根据用户线路负荷情况所提供的数据，此值已经出厂设定则固定下来。故障指示器内部芯片可根据此值工作、翻牌。由于10kV线路故障点短路容量的大小将直接影响线路短路电流数值的变化。也就是说线路故障时瞬间电流可远超故障指示器的额定电流启动值，这样可对故障指示器内部芯片造成致命的损伤，使其不能正常工作，造成指示器误动或拒动，以致芯片损坏而完全失去作用。

二、故障指示器内部芯片工作电源有缺陷

10kV线路短路故障指示器对线路短路故障的判据都建立在内部芯片准确的检测运算、指令其转动机构是否工作、翻牌。芯片工作的稳定性及检测计算精度都与电源稳定性有关，而指示器内嵌入的芯片工作电源是一个纽扣锂电池，该电池的容量(A·h)大小，决定了故障指示器正确工作的时间。因其容量的限制，在工作一段时间后它的容量会逐渐衰减、电压降低，而使芯片无法正常工作使程序出现紊乱发出错误指令，或出现根本无法工作的现象。在运行实践中发现、负荷较小的10kV线路装设的故障指示器寿命较长(5—10个月)，负荷较大的10kV线路上装设的故障指示器寿命较短(3—5个月)。这是因为负荷较小线路出现的故障次数远低于大负荷线路，线路故障次数越多，电池能量消耗也越大，最终使电池能量耗尽，指示器停止工作使之不能翻牌或翻牌后不能复位。

三、改进建议

10kV线路故障指示器在质量稳定可靠的基础上，确实能指导农电管理人员在线路故障时快速查处故障点及时处理，及早恢复供电。但由于产品本身存在的致命缺陷导致指示器难有作为。该产品主要是设计缺陷而导致。所以全国各个厂家所生产的10kV线路短路故障指示器都存在着共同的问题。这也是目前各电力企业10kV线路安装的短路故障指示器运行失败的重要原因。为此本人建议作如下改进建议：

1.建议厂家在故障指示器芯片内设置一个大电流信号隔离电路，适用于任何10kV线路，防止线路短路超过故障指示器设定的额定电流启动值时、冲击芯片使之损坏。比如：要求线路故障指示器额定电流启动值是200A，一旦线路短路点较近、导线截面较大时瞬间短路电流可能有上千安甚至几千安、如果指示器的芯片没有大电流冲击隔离措施、超出额定电流几倍的冲击电流将损坏芯片判据逻辑电路，使之不能正常工作。在运行实践中观察，有些故障指示器在一次线路短路故障出现、指示器翻牌后即损坏、不能复位，这就是大电流冲击造成的后果。有了大电流信号隔离电路，故障指示器即可在设置额定电流启动值以内，再根据其它判据条件正确发出翻牌、发光、复位等指令。超过额定电流值的信号被隔离、不再冲击芯片电路，使芯片能稳定可靠的工作。指示器根据判据条件作出正确的翻牌指示，帮助巡线人员快速查出故障点、快速处理后恢复送电。

2.改进线路故障指示器芯片供电模式、提供稳定可靠的工作电源。

目前国内各10kV线路故障指示器内部芯片的工作电源都是有一个纽扣锂电池提供。随着运行时间线路短路故障次数的增加，电池能量很快耗尽且不能更换，使整个故障指示器完全失去作用。大量运行实践证明：10kV线路故障指示器内部电池消耗怠尽，使指示器不能正常工作的主要原因之一。现在的太阳能充电技术非常成熟，故障指示器外壳材料都是透明有机玻璃制成，可利用太阳能板装贴在指示器空间内壁上将太阳能转换成电能，对芯片电池提供一个不间断的充电电源，保证芯片正常工作的电源需求。由于故障指示器都是安装在位置较好的杆塔导线上，接收光照时间长，太阳板转换电源充足。当天阴无阳光时，芯片工作电源则有可充电电池提供(并能保持30天左右)，只要在故障指示器内部装一个高质量的充电电池和太阳能充电电路，10kV线路故障指示器就有一个稳定可靠的工作电源，运行不再因电池能量衰减或缺失，而影响故障指示器的性能，使其不作为。

3.改进故障指示器的复位模式、使其更具人性化

10kV线路故障指示器的复位模式都是按时间设定而工作，一般由4—24小时的时间设定，具体则有用户提出、厂家设定。也就是说当10kV线路出现短路故障且线路失电时指示器随即翻牌(红色)，指示出故障线路。故障指示器一旦翻牌、即使事故点很快找到并处理、正常送电后、指示器在设定的时间内一直处于翻牌状态，给人一种线路继续有短路故障存在的误导。在偏远地区自然条件差，巡线难度大的10kV线路，一般要求故障指示器的复位时间较长，一般复位时间设置在12—24小时之间，对于较为隐蔽难查的故障点该复位时间较为适合。如果故障点出现在线路很容易发现的地方，可能2小时左右就完全处理好并恢复线路的正常供电。这时，指示器还有很长的复位等待时间，即线路正常供电后、指示器还处在有故障指示状态，如果该线路再次有故障发生，人们就无法判断事故点与该线路是否有关联，分不清指示器是故障翻牌还是未复位的翻牌状态，这时故障指示器的指示已无实际意义。所以故障指示器的固定复位时间是非常不科学的，应加以改进和完善。最好的解决办法就是固定复位时间改为动态复位设置，即当线路出现故障，指示器翻牌后复位不受时间限制。应以检测到线路带电信号为复位条件，即当线路故障停电指示器翻牌后，线路没有恢复供电前，指示器一直处于翻牌状态，一旦线路恢复供电，指示器可立即复位、恢复常态。不再出现线路恢复供电而指示器还处在翻牌的错误状态。

四、结束语：

智能电网的建设和推进，必将给电力设备制造业带来新的机遇，再次呼吁有关科研单位和设备制造厂家，结合产品运行中出现的问题，不断地对10kV线路故障指示器存在的技术缺陷进行改进和完善，使其能稳定可靠的工作，真正作为巡线人员的好帮手，以减轻巡线人员的劳动强度、提高巡线效率、快速处理故障及早恢复供电，为企业的经济效益和社会效益做出应有的贡献。