10 kV線路故障越級跳閘導(dǎo)致全線停運分析

摘要：隨著電力用戶對供電質(zhì)量的要求不斷提高，現(xiàn)代配電網(wǎng)不斷迭代升級。目前，10 kV線路開關(guān)為滿足電網(wǎng)運行及用戶需求，已配置相應(yīng)保護(hù)裝置，以滿足智能配網(wǎng)的運行?，F(xiàn)通過分析線路故障導(dǎo)致10 kV線路故障跳閘的原因，以及10 kV線路開關(guān)保護(hù)動作與相應(yīng)變電站側(cè)主線開關(guān)保護(hù)動作配合邏輯，溯源上下級保護(hù)配合，找出導(dǎo)致越級跳閘的前因后果，保障電網(wǎng)安全可靠運行。

關(guān)鍵詞：10 kV線路故障；配網(wǎng)保護(hù)配置；越級跳閘

中圖分類號：TM726" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2024）17-0057-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.17.014

0" " 引言

隨著現(xiàn)代配電網(wǎng)的發(fā)展，10 kV線路配置了各種相關(guān)保護(hù)。但10 kV配電網(wǎng)絡(luò)屬于低壓供電的范疇，形成相對比較復(fù)雜，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，配電網(wǎng)絡(luò)及其供電系統(tǒng)呈現(xiàn)出極大的地區(qū)差異。目前，10 kV線路保護(hù)多為電力升級改造后新配置保護(hù)，與變電站側(cè)10 kV線路出線保護(hù)配置裝置新舊不一，新舊設(shè)備迭代，難免出現(xiàn)相關(guān)裝置配合不同步的問題。動作于跳閘的繼電保護(hù)，在技術(shù)上一般應(yīng)滿足四個基本要求，即可靠性（安全性和信賴性）、選擇性、速動性和靈敏性[1]。通過分析現(xiàn)實10 kV線路跳閘原由，確定其保護(hù)配置問題，配合整定相關(guān)電力元件的繼電保護(hù)，能夠提高配電網(wǎng)運行的安全性、經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性。

本文主要通過對10 kV大納線線路跳閘故障進(jìn)行查找分析，梳理導(dǎo)致本次事故的原由，以期為此后本線路的安全運行打下堅實的基礎(chǔ)，為實際配網(wǎng)運行積累寶貴的經(jīng)驗，避免此類事故再次發(fā)生。

1" " 故障介紹

1.1" " 線路概況

10 kV大納線屬于城區(qū)供用電線路，全線總長1.6 km，為架空電纜混合型供電線路，其主干線架空導(dǎo)線使用LGJ-185型鋼芯鋁絞線，主干線電纜型號為YJV22-3×300，主干線電纜鋪設(shè)長度約為789 m。故障前，全線受電變壓器15臺，其中公用變壓器2臺，總?cè)萘?00 kVA，用戶專用變壓器13臺，總?cè)萘? 955 kVA。據(jù)統(tǒng)計，線路常年日均負(fù)載率38.61%，2021年至今線路正常運行時最大電流163.3 A。

1.2" " 故障情況

2023-12-30T09：51，變電站自動監(jiān)控系統(tǒng)報警顯示10 kV大納線過流Ⅰ段保護(hù)動作跳閘，動作電流顯示缺失，重合閘未啟用，10 kV大納線全線失電；同時，線路配電自動化回傳信號顯示，10 kV大納線#8桿T接用戶開關(guān)過流Ⅰ段動作跳閘，動作電流值為6 219 A。10 kV大納線保護(hù)動作開關(guān)保護(hù)整定值如表1所示。

2" " 故障過程

2.1" " 故障查找及送電過程

電力監(jiān)控信息系統(tǒng)傳回數(shù)據(jù)顯示，故障時10 kV大納線#8號桿T接用戶開關(guān)和大歐變電站10 kV大納線開關(guān)同時動作跳閘，可能存在越級跳閘，導(dǎo)致全線失電。10 kV大納線電纜占比大于30%，88%用電負(fù)荷為T接的工業(yè)負(fù)荷，依據(jù)電力行業(yè)電網(wǎng)系統(tǒng)運行規(guī)范以及當(dāng)?shù)剡\行經(jīng)驗，此線路電纜線路所占比例較大且工業(yè)負(fù)荷較重，不宜投入重合閘運行，故大歐變電站大納線開關(guān)未投重合閘。

經(jīng)查詢，10 kV大納線最近一次巡視為2023年11月2日，巡視時未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷，全線線路及設(shè)備運行狀態(tài)良好。此次跳閘距離最近一次巡視約2個月，時間間隔不遠(yuǎn)，推測因線路本身設(shè)備故障導(dǎo)致全線失電可能性較小。

此線路供出專用變壓器為13臺，占比高達(dá)88%，工業(yè)負(fù)荷較多，用戶專用變壓器采用高供高計的電量采集模式，計量PT一次側(cè)直接接地以保證計量精準(zhǔn)，若采用非故障段線路絕緣搖測方式分段查找故障點，則需要逐一斷開所有PT一次側(cè)直接接地的T接用戶變壓器，操作比較煩瑣，并且會大幅增加停電時間，嚴(yán)重影響居民生產(chǎn)生活用電，不利于工業(yè)生產(chǎn)，造成巨大社會輿論壓力。因此，通過帶電巡視方式沿線路進(jìn)行巡視檢查，并基于用戶反饋報修95598系統(tǒng)以及線路用戶群眾信息進(jìn)行初步分析，結(jié)果未見異?，F(xiàn)象。電力監(jiān)控信息系統(tǒng)回傳顯示10 kV大納線#8桿T接用戶來搖科技有限公司開關(guān)跳閘，與變電站出線開關(guān)跳閘時間一致，經(jīng)研究，先隔離10 kV大納線#8桿T接來搖科技有限公司，全線試送一次。2023-12-

30T11：51，變電站開關(guān)合閘試送成功，確認(rèn)故障點為10 kV大納線#8桿T接來搖科技有限公司支線。

隨后，將10 kV大納線#8桿T接來搖科技有限公司進(jìn)線開關(guān)轉(zhuǎn)為冷備用，對10 kV大納線#8桿T接點至來搖科技有限公司進(jìn)線段進(jìn)行絕緣測試，絕緣搖測三相絕緣值平衡，如圖1所示，A、B、C三相均約為11.5 GΩ，從而判斷線路T接點至來搖科技有限公司進(jìn)線段線路及設(shè)備運行正常。因此，故障明確為10 kV大納線#8桿T接來搖科技有限公司自身原因?qū)е?0 kV大納線全線失電。

2.2" " 故障點現(xiàn)場設(shè)備狀況

10 kV大納線#8桿T接用戶為來搖科技有限公司，現(xiàn)場對客戶設(shè)備進(jìn)行檢查，眼到之處并未發(fā)現(xiàn)廠區(qū)電氣設(shè)備外型及外觀有電力故障，因?qū)儆谟脩糍Y產(chǎn)，設(shè)備運行維護(hù)責(zé)任屬用戶范圍，遂告知用戶自行對自有接入公用電網(wǎng)專用設(shè)備使用相關(guān)檢測儀器進(jìn)行進(jìn)一步檢查。2024年1月1日，來搖科技有限公司負(fù)責(zé)人告知：檢測發(fā)現(xiàn)變壓器進(jìn)線穿墻套管內(nèi)漏水，導(dǎo)致導(dǎo)管內(nèi)一處電纜故障并致三相短路，已修葺完善并試驗合格，申請送電接入公用電網(wǎng)運行。故于當(dāng)日正常送電。

3" " 故障原因分析及解決措施

3.1" " 故障直接原因

綜上，此次故障主要由10 kV大納線#8桿T接用戶來搖科技有限公司電纜故障引起。故障發(fā)生時，10 kV大納線#8桿T接用戶來搖科技有限公司支線開關(guān)與大歐變電站內(nèi)10 kV大納線開關(guān)同時跳閘，10 kV大納線#8桿T接用戶來搖科技有限公司支線開關(guān)配置三段式電流保護(hù)，如果當(dāng)10 kV大納線#8桿T接用戶來搖科技有限公司支線故障時，T接支線開關(guān)動作于跳閘后立即隔離故障點，理論上并不會引起大歐變電站內(nèi)10 kV大納線開關(guān)跳閘，導(dǎo)致停電區(qū)域擴(kuò)大。

3.2" " 故障間接原因

經(jīng)查詢，大歐變電站內(nèi)10 kV大納線開關(guān)過流Ⅰ段保護(hù)定值為2 640 A，過流Ⅰ段整定時間為0 s。由于大歐變電站10 kV大納線開關(guān)保護(hù)裝置于2006年投入運行，比較老舊，保護(hù)跳閘動作電流裝置未記錄，無法顯示故障電流大小。于是查看變電站內(nèi)故障錄波裝置中大歐變電站1號主變高壓側(cè)101開關(guān)電流（10 kV大納線由大歐變電站1號主變供電）波形變化圖，如圖2所示。

參照電流波形突變量對比，再加上故障時1號主變所接進(jìn)出線只有10 kV大納線故障，從而判斷出此時電流突變波動應(yīng)由10 kV大納線引起，其變化量應(yīng)為故障發(fā)生時的暫態(tài)電流。經(jīng)比對，變電站后臺電流數(shù)據(jù)采樣回傳值顯示當(dāng)時變電側(cè)故障電流值為6 357 A。

如圖3所示，大歐變電站10 kV大納線開關(guān)過流Ⅰ段于0 ms啟動保護(hù)，16 ms時開關(guān)動作跳閘切除故障線路。

表2為故障發(fā)生時10 kV大納線#8桿T接用戶開關(guān)過流Ⅰ段動作信息表，啟動時間為0 s，動作電流為6 219 A。

由10 kV大納線#8桿T接用戶開關(guān)與大歐變電站內(nèi)10 kV大納線開關(guān)過流Ⅰ段保護(hù)電流對比可知，電流差距不大，與變電站后臺電流數(shù)據(jù)采樣回傳故障電流值相吻合。

如表3所示，大歐變電站內(nèi)10 kV大納線開關(guān)與10 kV大納線#8桿T接用戶開關(guān)同時啟動過流Ⅰ段保護(hù)，并于16 ms返回動作成功信息，同時動作于跳開開關(guān)。

3.3" " 故障原因

10 kV大納線#8桿T接用戶故障為主要因素，又由于變電站開關(guān)與#8桿開關(guān)過流Ⅰ段時間均為0 s，當(dāng)故障沖擊電流較大且同時達(dá)到兩個開關(guān)保護(hù)動作跳閘閾值，兩套保護(hù)同時啟動，無法進(jìn)行級差配合，從而使得二者同時動作于跳閘，導(dǎo)致全線失電。

3.4" " 解決措施

由以上分析不難看出，兩個開關(guān)保護(hù)因同時達(dá)到啟動電流值，同時發(fā)出信號動作于跳閘。由于故障用戶與10 kV大納線#8桿T接，用戶距離變電站出線距離比較短，如圖4所示，保護(hù)設(shè)置定值不存在邏輯上的問題。故障點距離變電站出線開關(guān)側(cè)很近，短路阻抗較小，短路電流較大，當(dāng)近電源點及靠近變電站母線出線側(cè)發(fā)生故障時，故障電流較大，會導(dǎo)致變電站出線開關(guān)電流保護(hù)啟動，保護(hù)出口跳開故障線路。

由于10 kV大納線#8桿T接用戶故障時所產(chǎn)生的故障電流過大，無法滿足10 kV大納線#8桿T接用戶開關(guān)跳開后，上一級變電站出線側(cè)開關(guān)不跳閘的邏輯，因此應(yīng)將此用戶改接至其他線路下火點進(jìn)行供電，以保證此類越級跳閘事故不再發(fā)生。

此次故障主要起因為用戶設(shè)備故障，加之故障點靠近變電站母線出線側(cè)且故障沖擊電流過大，導(dǎo)致越級跳閘。為防止此類事故再次發(fā)生，可從以下幾個方面進(jìn)行防范：

一是加強(qiáng)入網(wǎng)設(shè)備日常管理，特別是接入電網(wǎng)的專用變壓器用戶。專用設(shè)備用戶的資產(chǎn)屬于自身所有，當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)管理部門應(yīng)定期對用戶設(shè)備進(jìn)行巡查，引導(dǎo)用戶合理規(guī)范使用相關(guān)電力設(shè)施設(shè)備，嚴(yán)禁用戶私自增加超過批復(fù)的接入電網(wǎng)的用電負(fù)荷及設(shè)備，落實缺陷設(shè)備整改，保障用戶自身設(shè)備運行正常，使其合理使用自有設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，防止過負(fù)荷運行及帶病運行，避免因用戶自身原因?qū)е氯€大面積失電情況的發(fā)生。

二是要合理計算用戶接入電網(wǎng)設(shè)備相關(guān)變量，合理安排用戶接入公用線路T接下火點，確保用戶T接開關(guān)能先一級自動切除故障而不引起其他地方失電。

三是積極升級改造相關(guān)電力設(shè)備，綜合后臺監(jiān)控傳輸數(shù)據(jù)分析，優(yōu)化微機(jī)后臺數(shù)據(jù)分析及邏輯，譬如本次已收到10 kV大納線#8桿T接用戶開關(guān)跳閘信息，且無其他故障反映信息，應(yīng)立即啟用重合閘功能或人工操控合閘一次，減少停電時長。

四是除日常巡檢外，10 kV線路越級跳閘的防治還離不開技術(shù)監(jiān)管的支持，如基于數(shù)字跟蹤技術(shù)，對電網(wǎng)系統(tǒng)實施跟蹤式管理。此外，加裝經(jīng)濟(jì)低耗的高壓絲具或分界負(fù)荷開關(guān)也有助于避免10 kV線路越級跳閘故障[2]。

4" " 結(jié)束語

目前接入配電網(wǎng)系統(tǒng)的用戶較為復(fù)雜，雖然在公用電網(wǎng)T接點下火處配置有保護(hù)的開關(guān)能有效攔截單一故障，但也會導(dǎo)致全線停電的狀況出現(xiàn)。電力系統(tǒng)供電中斷將使生產(chǎn)停頓、生活混亂，甚至危及人身和設(shè)備安全，給國民經(jīng)濟(jì)帶來嚴(yán)重?fù)p失[3]。10 kV線路在長期運行中，難免會發(fā)生越級跳閘的故障，應(yīng)對每一次跳閘故障查清原由，對癥下藥進(jìn)行整治和預(yù)防，以降低故障風(fēng)險，進(jìn)一步保障10 kV線路以及電網(wǎng)穩(wěn)定運行供電。

[參考文獻(xiàn)]

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[2] 孫金玉潔.淺談如何解決10 kV線路的越級跳閘問題[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2015（8）：55.

[3] 孟祥萍，高嬿.電力系統(tǒng)分析[M].2版.北京：高等教育出版社，2010.

收稿日期：2024-04-16

作者簡介：鄧永清（1994—），男，重慶人，電力工程師，研究方向：現(xiàn)代電力配電網(wǎng)運行。

郝凱華（1991—），女，山東人，電力工程師，研究方向：現(xiàn)代電力配電網(wǎng)運行。