黃萬線10 kV電力貫通線頻繁跳閘分析及對(duì)策

■ 胡明忠

黃萬線10 kV電力貫通線的主要功能是為黃驊東、羊三木、竇莊子、郭莊子、北港農(nóng)場(chǎng)、大港水庫(kù)6個(gè)車站提供Ⅰ路信號(hào)電源，是信號(hào)主電源。如何有效預(yù)防線路跳閘，或及時(shí)恢復(fù)供電、縮短停電時(shí)間，確保運(yùn)行安全穩(wěn)定顯得尤為重要。

1 線路運(yùn)行概況

黃萬線10 kV電力貫通線電源由黃驊南配電所324開關(guān)供出，2006年8月3日投入運(yùn)行，線路總長(zhǎng)度68.385 km（按公里標(biāo)計(jì)）。其中，架空線路約49 km，其余為電纜線路。截至2012年5月25日，運(yùn)行將近70個(gè)月，共發(fā)生跳閘30起，計(jì)60次（“起”的含義：同一時(shí)間段內(nèi)，因同一故障原因?qū)е碌奶l，稱為1起。在1起復(fù)雜故障中，可能會(huì)引起多次跳閘）。其中有明確跳閘原因的3起，其余均原因不明。與相同等級(jí)線路相比，此線路的跳閘次數(shù)偏多，對(duì)運(yùn)輸造成了一定干擾。

2 線路跳閘統(tǒng)計(jì)

2.1 分類統(tǒng)計(jì)

黃萬線自2006年投運(yùn)以來，繼電保護(hù)中電流元件出口跳閘的分類統(tǒng)計(jì)見表1。

2.2 數(shù)據(jù)綜合分析

通過以上統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，30起跳閘中，有20起發(fā)生在天氣不良的情況，而且均為相間短路故障，故障電流在80 A以下的為20起。按年度統(tǒng)計(jì)，跳閘起數(shù)除2009年、2010年呈下降趨勢(shì)外，其余均呈逐年遞增趨勢(shì)。跳閘月份集中在3—5月，每年基本一致，占總跳閘起數(shù)的50%，且逐月遞增；6—10呈逐月遞減之勢(shì)，11月份有所增多，12月、1月和2月這3個(gè)月份從未發(fā)生過跳閘。

3 線路試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)參考標(biāo)準(zhǔn)

表1 黃萬線10 kV電力貫通線跳閘分類統(tǒng)計(jì)

（1）GB T 19519—2004《標(biāo)稱電壓高于1 000 V的交流架空線路用復(fù)合絕緣子—定義、試驗(yàn)方法及驗(yàn)收準(zhǔn)則》。

（2）GB 311.1—1997《高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合》。

3.2 試驗(yàn)項(xiàng)目

（1）電力線路：采用工頻耐壓試驗(yàn)，電壓等級(jí)分別為6 kV、10 kV、12 kV、15 kV，最高為15 kV，是額定電壓的2.5倍。試驗(yàn)前、后分別測(cè)試單相絕緣電阻，2 500 V檔位，不應(yīng)低于400 MΩ。

（2）電力電纜：采用直流泄露試驗(yàn)，試驗(yàn)電壓10 kV，試驗(yàn)1 min，每公里不應(yīng)超過20μA，試驗(yàn)前、后分別測(cè)試 A、B、C三相對(duì)地絕緣及鋼鎧引出線對(duì)地絕緣。

（3）分段器：檢測(cè)兩側(cè)1.2 kVA單相變壓器繞組絕緣，具體包括：高壓繞組—低壓繞組及地（絕緣表2 500 V檔）；低壓繞組—高壓繞組及地（絕緣表1 000 V檔）；高壓繞組—低壓繞組（絕緣表2 500 V檔）。

（4）避雷器：進(jìn)行特性試驗(yàn)，即直流泄露1 mA下的電壓及75%該電壓下的泄漏電流，單只避雷器不應(yīng)大于50μA，試驗(yàn)前、后分別進(jìn)行絕緣測(cè)試，10 kV避雷器絕緣電阻不應(yīng)該小于10 000 MΩ。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果

3.3.1 002#—242#桿線路試驗(yàn)情況

晴好天氣（濕度42%、溫度36℃），線路絕緣子、避雷器、電纜絕緣各試驗(yàn)指標(biāo)合格。試驗(yàn)077#—129#區(qū)段架空線路時(shí)，因空氣濕度達(dá)94%、溫度16 ℃，線路絕緣電阻值降至3.8 MΩ（標(biāo)準(zhǔn)≥400 MΩ），避雷器絕緣電阻值降至1 220 MΩ（標(biāo)準(zhǔn)≥10 000 MΩ）?？梢?，環(huán)境濕度對(duì)線路絕緣影響較大。

3.3.2 242#—687#桿線路試驗(yàn)情況

郭莊子站395#分段器，兩側(cè)單相變壓器繞組絕緣偏低：395-1#變壓器高壓—低壓及地82 MΩ；395-2#變壓器高壓—低壓及地132 MΩ。

將395#分段器相關(guān)設(shè)備接入線路，394#—396#區(qū)段模擬工況運(yùn)行條件單獨(dú)進(jìn)行測(cè)試，線路A相對(duì)地絕緣39.3 MΩ；B相1970 MΩ；C相36.3 MΩ（標(biāo)準(zhǔn)≥400 MΩ）。15 kV工頻耐壓下泄漏分別為A相5.62 mA、B相1.24 mA、C相5.91 mA。測(cè)試時(shí)環(huán)境溫度20.6 ℃、濕度55%。

其余電力架空線路絕緣、工頻耐壓均合格；電力電纜直流泄漏及各相絕緣均合格；避雷器特性試驗(yàn)結(jié)果均合格。

3.3.3 避雷器和針式絕緣子抽樣試驗(yàn)情況

根據(jù)GB 311.1—1997《高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合》標(biāo)準(zhǔn)，各類設(shè)備的短時(shí)（1 min）工頻耐受電壓（有效值）規(guī)定：系統(tǒng)標(biāo)稱電壓（有效值）10 kV的母線支柱絕緣子，干試電壓標(biāo)準(zhǔn)為42 kV、濕試電壓標(biāo)準(zhǔn)為30 kV。

對(duì)17只絕緣子進(jìn)行試驗(yàn)。干試時(shí)，所有絕緣子短時(shí)（1 min）耐受電壓均超過42 kV，試驗(yàn)過程中有輕微的放電聲，但無破壞性放電出現(xiàn)。在噴灑海水15 min后進(jìn)行濕試試驗(yàn)時(shí)，有3只在“噴灑海水”后耐壓達(dá)到30 kV時(shí)出現(xiàn)間斷性閃絡(luò)，未引起試驗(yàn)儀器跳閘。按照GB 311.1—1997絕緣子合格標(biāo)準(zhǔn)判定為全部合格。

對(duì)16只避雷器進(jìn)行試驗(yàn)，干試、濕試過程中，所有避雷器工頻耐受電壓都在32 kV時(shí)，因避雷器泄露電流過大，引起試驗(yàn)儀器跳閘，避雷器表面無放電出現(xiàn)。按照GB 311.1—1997絕緣子合格標(biāo)準(zhǔn)判定為全部合格。

通過檢測(cè)，避雷器在工頻耐受電壓32 kV時(shí)泄露突然增大，17個(gè)被抽查的針式絕緣子中，有3個(gè)在“噴灑海水”耐壓達(dá)到30 kV時(shí)出現(xiàn)閃絡(luò)，小于避雷器32 kV的動(dòng)作電壓，如果遇到雷電沖擊，則絕緣子的表面先出現(xiàn)閃絡(luò)。即：如果遇到過電壓情況，絕緣子先于避雷器閃絡(luò)，造成開關(guān)跳閘，未能使避雷器發(fā)揮應(yīng)有的維持線路電壓水平的目的。

4 跳閘原因分析

通過分析黃萬線10 kV電力貫通線跳閘統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果，可初步判斷引起跳閘的原因有4個(gè)方面。

4.1 線路被異物短接

累計(jì)發(fā)生在4—5月的故障有14起（占故障總起數(shù)46.7%），跳閘35次（占跳閘總次數(shù)58.3%）。由于季節(jié)特點(diǎn)，大風(fēng)天氣會(huì)將異物刮上線路。另外，鳥窩、鳥患也在此時(shí)間段密集發(fā)生，造成線路跳閘。措施：工隊(duì)需增加巡視次數(shù)，縮短巡視周期，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并清理線路上的鳥窩和異物。

4.2 線路遭受雷擊

6—9月發(fā)生故障11起（占故障總起數(shù)36.7%），跳閘15次（占跳閘總次數(shù)25%）。雷雨季節(jié)，如果同時(shí)有兩相線路被雷電擊中，避雷器若不及時(shí)釋放雷擊電流，就會(huì)造成線路過電壓，超過絕緣子的濕閃電壓，造成絕緣子閃絡(luò)，引起線路跳閘。措施：與避雷器配套安裝放電計(jì)數(shù)器，對(duì)雷擊線路區(qū)段有效監(jiān)控；同時(shí)，檢修避雷器接地裝置，使接地電阻不大于4 Ω（標(biāo)準(zhǔn)為不大于10 Ω）。

4.3 低溫冷霧條件下，絕緣下降

3月和11月發(fā)生故障4起（占故障總起數(shù)13.3%），跳閘9次（占跳閘總次數(shù)15%）。冬季前后的天氣特點(diǎn)是低溫、多霧、濕度大。在平推測(cè)試過程中，測(cè)試黃驊南管內(nèi)077#—129#架空線路時(shí)，當(dāng)日濕度達(dá)94%、溫度16 ℃，線路絕緣電阻值降至3.8 MΩ（標(biāo)準(zhǔn)≥400 MΩ），避雷器絕緣電阻值降至1 220 MΩ（標(biāo)準(zhǔn)≥10 000 MΩ），可見低溫潮濕天氣會(huì)使線路絕緣嚴(yán)重下降，絕緣薄弱處就會(huì)發(fā)生污閃、濕閃。措施：可采取增大絕緣子爬距和清掃絕緣子的方法，提高線路絕緣。在冬季前后的大霧天氣來臨之前，完成清掃工作，減少由于低溫冷霧天氣造成的線路跳閘。

4.4 線路長(zhǎng)大，電容電流影響

按照TB 10008—1999《鐵路電力設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，“電力貫通線路10 kV配電所之間距離為40～60 km?！泵C寧—黃驊港段兩配電所距離最長(zhǎng)為49.271 km，黃萬主線路架空和電纜總長(zhǎng)達(dá)到73.790 km，遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)規(guī)范。由于線路過長(zhǎng)，電容電流也會(huì)成為線路跳閘的原因之一。措施：可采取分段供電的方式，在線路中間增加200 kVA調(diào)壓器作為隔離，增強(qiáng)線路阻抗，改變線路參數(shù)，避免由于線路參數(shù)不當(dāng)引起跳閘。

5 對(duì)策

（1）修改黃驊南配電所324斷路器微保裝置過流和速斷定值。經(jīng)設(shè)計(jì)院對(duì)線路定值和短路電流的初步計(jì)算，結(jié)合幾年來的跳閘分析，采取增大過流和速斷定值的措施，使其躲過電容電流波動(dòng)的變化，避免因電容沖擊電流過大造成跳閘。已將黃驊南配電所324斷路器微保裝置保護(hù)定值過流Ⅰ段由原來的60 A調(diào)整為90 A，過流Ⅱ段由原來的21.6 A調(diào)整為36 A。

（2）更換部分可疑設(shè)備。將測(cè)試絕緣電阻較低的395-1#、395-2#兩臺(tái)1.2 kVA變壓器和部分有閃絡(luò)放電痕跡的絕緣子、避雷器進(jìn)行了更換。

（3）分段器控制箱內(nèi)安裝過電流繼電器及掉牌繼電器。目前，已在黃萬線6架分段的控制箱內(nèi)安裝了電流繼電器，用于監(jiān)測(cè)故障產(chǎn)生的位置，為故障區(qū)段的準(zhǔn)確區(qū)分奠定了基礎(chǔ)。黃萬線10 kV貫通線由于線路太長(zhǎng)，跳閘電流數(shù)據(jù)變化范圍較大，而且按照設(shè)計(jì)院的短路計(jì)算值，許多短路跳閘電流均超過線路末端的短路電流，致使線路的故障范圍擴(kuò)大到整條線路。不能準(zhǔn)確定位故障區(qū)段時(shí)，盲目采取大范圍措施，勢(shì)必增加不必要的成本支出。加裝電流繼電器以便準(zhǔn)確判斷故障區(qū)段。

（4）安裝短路接地故障指示器。在黃萬線可能引起跳閘原因的區(qū)段安裝短路接地故障指示器，當(dāng)重合失敗時(shí)，故障指示器會(huì)翻牌保持至送電成功。短路接地故障指示器與第（3）條措施配套使用，以便在線路跳閘時(shí)，確認(rèn)故障產(chǎn)生的區(qū)段，找出準(zhǔn)確部位，然后結(jié)合電流繼電器動(dòng)作情況，對(duì)確認(rèn)為重點(diǎn)區(qū)段的絕緣子、避雷器進(jìn)行專項(xiàng)整修，避免全線更換絕緣子、避雷器，做到合理使用維修成本。

（5）黃驊南—黃驊東區(qū)間的避雷器更換為甩脫式避雷器。安裝甩脫式避雷器的目的是為了當(dāng)避雷器發(fā)生故障時(shí)，通過壓力釋放脫落體的自動(dòng)脫落，使地線與避雷器脫離，可確保線路在避雷器發(fā)生故障后仍能安全運(yùn)行。已將黃驊南—黃驊東區(qū)間的6組避雷器更換為甩脫式避雷器。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過以上整治措施，2012年7月25日—2013年3月25日，黃萬線10 kV電力貫通線路未發(fā)生不明原因造成的跳閘事件，克服了線路運(yùn)行不穩(wěn)定狀況，保障了運(yùn)輸安全。

[1] GB T 19519—2004 標(biāo)稱電壓高于1 000 V的交流架空線路用復(fù)合絕緣子—定義、試驗(yàn)方法及驗(yàn)收準(zhǔn)則[S]

[2] GB 311.1—1997高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合[S]

[3] TB 10008—1999 鐵路電力設(shè)計(jì)規(guī)范[S]