淺析中壓配電用戶故障對系統(tǒng)的影響及解決措施

陳玉寶

摘要：中壓配電用戶在接入中壓配電網(wǎng)絡(luò)時，接入點處需要設(shè)置電源分?jǐn)嘣O(shè)備，如熔斷器、柱上開關(guān)等。主要目的是設(shè)定明顯的資產(chǎn)分界點和便于用戶停電或故障后減少對公共配電網(wǎng)絡(luò)供電的影響。但在運行過程中因為多種因素影響，該類分?jǐn)嘣O(shè)備在用戶側(cè)出現(xiàn)故障后沒有及時動作，造成全線故障跳閘，同時增加了故障排查隔離的難度，延誤了故障搶修恢復(fù)送電的時間。隨著中壓用戶接入公共系統(tǒng)數(shù)量的增加，出現(xiàn)了因用戶故障導(dǎo)致系統(tǒng)故障跳閘的次數(shù)成逐年增加的趨勢。

關(guān)鍵詞：中壓用戶;故障跳閘;保護措施;資產(chǎn)分界點;開關(guān)定制

中圖分類號：TM7 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）32-0208-02

針對用戶故障頻繁引起中壓配電線路跳閘次數(shù)的不斷增加，本文對10kV中壓用戶故障后對系統(tǒng)的影響進行分析，從資產(chǎn)分界點管理和接入點保護設(shè)備的角度進行分析，尋求解決辦法從源頭上杜絕此類事故的發(fā)生。下面就兩次典型用戶故障導(dǎo)致線路跳閘的情況進行深入分析。

一、故障經(jīng)過

2011年7月14日13時14分，龍井變：10kV I段接地Ua=8.59、Ub=2.5、Uc=10.49;試?yán)垨|線后接地消失，通知運行班組進行故障巡視。經(jīng)全線查線未發(fā)現(xiàn)故障，15：56拉開P1305柱開后線路前段試送成功。其后檢查P1305柱開后端線路及設(shè)備未發(fā)現(xiàn)異常，報調(diào)度后試送后接地信號仍存，后對故障段全部配電變壓器及用戶設(shè)備隔離后進行線路試送，接地信號消失，經(jīng)對設(shè)備進行逐臺排查后發(fā)現(xiàn)系龍博支線#14桿J1302柱開后段用戶電纜故障所致，但在故障及試送過程中用戶柱上開關(guān)沒有動作，影響到故障排除、查找和送電時間，造成約4500kWh的電量損失。

2011年12月13日20時12分，橋林變10kV I段母線C相電壓異常，經(jīng)調(diào)度人員的選線試?yán)僮?，確定為10kV北順線C相接地故障。經(jīng)過對線路柱開逐段拉開試送電后發(fā)現(xiàn)，在拉開P0823柱開后，試送電接地故障消失，因此可確定故障點在P0823柱開拉開段。后經(jīng)查發(fā)現(xiàn)，故障為宏印船廠配變C相對地絕緣擊穿。故障發(fā)生導(dǎo)致主線系統(tǒng)繼電保護動作，但用戶支線的熔斷器沒有熔斷，造成了少送電量1700kWh的后果。

二、故障原因分析

工作人員將跌落式熔斷器取下發(fā)現(xiàn)熔絲依然完好，沒有熔斷現(xiàn)象。這說明熔斷器沒有對變壓器的接地故障做出保護動作，造成主線絕緣監(jiān)察裝置發(fā)出信號。熔斷器沒有能切斷接地故障一般主要是因為短路容量大于斷流容量上限或小于斷流容量下限，根據(jù)現(xiàn)場保險絲沒有燒毀的情況來判斷，原因應(yīng)該是后者。

從以往經(jīng)驗來說，保護變壓器時額定電流的選擇。對于6～10kV的變壓器，凡容量在1000kV·A及以下者，均可采用熔斷器作為變壓器的短路及過載保護，其熔體額定電流IN.FE可取變壓器一次側(cè)額定電流的1.4～2倍，而現(xiàn)場熔絲所選的型號以超過變壓器一次側(cè)額定電流的3倍。

在龍東線故障現(xiàn)場，用戶柱上真空斷路器沒有動作仍然處于合閘位置，主要原因為該型號斷路器沒有提供接地保護跳閘裝置，因此在出現(xiàn)單相接地故障后沒有及時斷開故障點。在故障處理過程中工作人員檢查斷路器的保護定值時發(fā)現(xiàn)，短路電流端子接到600A處。這使得只有當(dāng)線路的短路電流大于600A時，斷路器才動作。

三、用戶接入點保護裝置情況

按照配電網(wǎng)運行規(guī)程規(guī)定，中壓用戶設(shè)備接入系統(tǒng)當(dāng)容量在400kVA以下時，用戶接入點與公共線路間采用高壓熔斷器作為電源分合裝置;當(dāng)容量在400kVA及以上時采用柱上斷路器作為電源分合裝置。

1.熔斷器保護原理

當(dāng)用戶側(cè)設(shè)備故障時，短路電流或接地電流通過熔絲，若其電流值大于熔絲的熔斷電流時會將熔絲熔斷產(chǎn)生電弧，熔絲管內(nèi)襯的鋼紙管在電弧作用下產(chǎn)生大量的氣體因熔絲管上端被封死，氣體向下端噴出，吹滅電弧。由于熔絲熔斷，熔絲管的上下動觸頭失去熔絲的系緊力，在熔絲管自身重力和上、下靜觸頭彈簧片的作用下，熔絲管迅速跌落，使電路斷開，切除故障段線路或者故障設(shè)備。

2.柱上斷路器保護原理

現(xiàn)公司管轄區(qū)域內(nèi)的用戶柱上斷路器多為ZW8-12型干式真空斷路器，該類型斷路器具備過流保護和短路速斷保護功能，相應(yīng)的保護電流定值有三種類型分別為200、400、600;當(dāng)應(yīng)用到中壓用戶電源分合裝置時，根據(jù)用戶設(shè)備的相應(yīng)參數(shù)將過流保護和短路速斷保護定值設(shè)定在400A。以便在用戶設(shè)備出現(xiàn)短路或過流故障時能夠斷開故障點，以此來保護用戶設(shè)備和公共電網(wǎng)的運行安全。

四、運行過程中存在的問題

熔斷器和真空斷路器作為用戶接受公共網(wǎng)絡(luò)電源的控制點，起到了控制電源開斷的功能同能在故障情況下能夠很好的開斷隔離故障點，對用戶的用電安全和公共電網(wǎng)的可靠供電起到十分重要的作用。[1]但在實際的運行過程中存在以下問題，使其未實現(xiàn)相應(yīng)功能和作用。

1.熔斷器熔絲管理方面存在諸多漏洞

從以往的用戶設(shè)備故障中發(fā)現(xiàn)，由于熔絲規(guī)格選擇方面存在問題，沒有嚴(yán)格遵守熔絲選擇規(guī)定，工作人員根據(jù)經(jīng)驗值或者直接選擇熔斷電流較大的熔絲進行安裝，當(dāng)用戶設(shè)備發(fā)生故障時因熔絲沒有熔斷，未將故障點隔離造成變電站開關(guān)保護動作，導(dǎo)致全線故障跳閘停電。而此時故障用戶檢查熔斷器時未發(fā)現(xiàn)明顯問題，誤認(rèn)為公共線路故障導(dǎo)致用電中斷。而配電搶修人員在查找故障過程中需要對所有設(shè)備進行檢查逐步判斷查找故障點，造成線路故障停電增長和大量的電量損失。

2.柱上斷路器定值設(shè)定及管理存在問題

中壓用戶用電工程歸屬于業(yè)擴屬性范疇內(nèi)，工程施工由具有相應(yīng)資質(zhì)的施工單位進行施工。因該類工程所有設(shè)備材料類型不統(tǒng)一，造成施工過程中斷路器保護定制設(shè)定和管理方面沒有足夠重視，可以說用戶斷路器定值設(shè)置形同虛設(shè)，一般短路電流動作值都設(shè)置在最大值處，同時存在動作時限應(yīng)與變電站出線保護重合閘動作時間相配合問題，若柱上斷路器設(shè)定動作時限大于變電站保護時限，當(dāng)用戶側(cè)產(chǎn)生瞬時故障保護后變電站保護超前于柱上斷路器動作。[2]結(jié)果當(dāng)用戶設(shè)備故障后柱上斷路器沒有起到保護作用隔離故障點，而是造成變電站保護動作導(dǎo)致全線跳閘，對故障查找和沿線客戶用電造成嚴(yán)重的影響。

五、整改措施

1.加強熔斷器熔絲型號管理

為了保證熔斷器在其保護范圍內(nèi)發(fā)生短路故障時能可靠的熔斷，在選擇熔絲規(guī)格型號時根據(jù)變壓器容量等參數(shù)要求選取合適的熔絲，以此起到保護和控制作用。加強用戶熔斷器熔絲的管理，建立相應(yīng)設(shè)備型號和匹配熔絲臺帳。針對現(xiàn)有情況，對于新安裝的跌落式熔斷器，選擇斷流容量下限低的新型熔絲;對已安裝的跌落式熔斷器根據(jù)負(fù)載情況進行重新選定，在滿足變壓器額定電流要求的情況下盡量采用額定電流低的熔絲。對于有條件或可靠性要求較高的線路可采用零序功率方向保護和自適應(yīng)過流保護。

2.理順柱上斷路器定值設(shè)定

對于柱開要根據(jù)實際負(fù)載情況重新整定定值。在滿足負(fù)載要求的情況下，盡量滿足和上一級保護的靈敏性配合。對于有條件的地方可以采用復(fù)合電壓啟動功能的電流保護柱上開關(guān)。

3.積極引進先進設(shè)備將用戶故障對系統(tǒng)的影響降到最低

如看門狗分界柱上斷路器。該類設(shè)備具有以下優(yōu)點：

（1）自動切除單相接地故障。該類柱上斷路器有別于之前使用的ZW8-12型真空斷路器，其又有單相接地故障保護功能。利用有源法檢測單相接地故障，不受線路長度和線型的影響，以后的參數(shù)維護工作量小。由于在中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地故障，變電站出線保護不跳閘，只發(fā)出接地信號，允許短時間接地運行。為了便于判斷故障，此時分界斷路器的動作時限，應(yīng)考慮躲過瞬間接地時限，并在變電站發(fā)出接地信號之后再動作跳閘，可選擇6～8s。當(dāng)該類型開關(guān)投運運行后，當(dāng)用戶發(fā)生單相接地故障時，分界開關(guān)自動分閘，甩掉故障支線，保證變電站及饋線上的其他分支用戶安全運行。

（2）快速定位故障點。用戶故障造成分界開關(guān)動作后，僅責(zé)任用戶停電，并可主動上報故障信息，使電力公司能迅速明確事故點，及時進行現(xiàn)場處理，使故障線路盡早恢復(fù)供電。

六、結(jié)論

通過對用戶故障導(dǎo)致系統(tǒng)跳閘的分析發(fā)現(xiàn)，隨著用戶的設(shè)備增多、其內(nèi)部運行維護不到位、產(chǎn)品型號質(zhì)量不一對整個配電網(wǎng)絡(luò)造成很大的威脅。因此需要尋找行之有效的處理辦法盡量減少用戶故障對系統(tǒng)運行安全的影響，積極探索引進先進設(shè)備，保證配電運行的可靠性。

參考文獻：

[1]劉學(xué)軍.繼電保護原理[M].北京：中國電力出版社，2007.

[2]趙彩虹.供配電系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2009.

[3]李福壽.中性點非有效接地電網(wǎng)的運行[M].北京：水利電力出版社，1993.

[4]秦光培.一種較準(zhǔn)確的6～10kV電網(wǎng)接地電流計算方法[J].供電與用電，1994，（1）：26-30.

（責(zé)任編輯：孫晴）