10kV配網(wǎng)短路故障分析與處理

鄭書煌

摘要：電力調(diào)度員怎樣根據(jù)繼電保護(hù)跳閘信號，迅速準(zhǔn)確地判斷故障類型，查找并及時(shí)隔離故障點(diǎn)，盡快恢復(fù)用戶供電，是電力調(diào)度工作者長期關(guān)注的重點(diǎn)。文章結(jié)合電力調(diào)度工作經(jīng)歷介紹了沿?？h城10kV配電網(wǎng)短路故障的類型、產(chǎn)生原因及故障信號的分析與處理，希望可以對調(diào)度員處理10kV線路短路故障有一定的幫助。

關(guān)鍵詞：10kV配網(wǎng)；短路故障；故障分析；故障處理；故障信號；電力系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號：TM73 文章編號：1009-2374（2016）30-0146-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.071

連江縣地處東南沿海，天氣多變，而且地區(qū)10kV配網(wǎng)線路供電半徑較長，線路走廊情況復(fù)雜，有時(shí)因臺(tái)風(fēng)暴雨等天氣原因，有時(shí)因樹碰電線、車撞電桿等人為因素，有時(shí)因用戶設(shè)備故障、絕緣子損壞等設(shè)備原因?qū)е?0kV線路跳閘故障頻發(fā)。

電力調(diào)度員怎樣根據(jù)繼電保護(hù)跳閘信號，迅速準(zhǔn)確地判斷故障類型，查找并及時(shí)隔離故障點(diǎn)，盡快恢復(fù)用戶供電，是電力調(diào)度工作者長期關(guān)注的重點(diǎn)。通過長期的觀察記錄，我們在判斷配網(wǎng)線路故障方面積累了一些有益的經(jīng)驗(yàn)。

1 配網(wǎng)短路故障類型

1.1 小接地系統(tǒng)

我們地區(qū)10kV電網(wǎng)采用的是小接地系統(tǒng)，從故障相別來分有三種類型，即兩相短路、三相短路、兩相接地短路。

1.1.1 兩相短路故障。這是短路故障中最常見的類型，是指三相配電系統(tǒng)中任意兩相導(dǎo)體間的短路，相對故障電流較小。

1.1.2 三相短路故障。是指三相配電系統(tǒng)中三相導(dǎo)體間短路，相對故障電流較大。

1.1.3 兩相接地短路故障。相對少見，是指在統(tǒng)一系統(tǒng)中任意兩相同時(shí)發(fā)生單相接地而導(dǎo)致的短路。

1.2 從故障持續(xù)時(shí)間來分類

從故障持續(xù)時(shí)間來分有兩種類型，即瞬時(shí)性短路故障（重合閘保護(hù)動(dòng)作成功）、永久性短路故障（重合閘保護(hù)動(dòng)作不成功）。

1.3 從故障原因來分類

從故障原因來分有兩種類型，即金屬性短路故障、非金屬性短路故障。

2 配網(wǎng)短路故障原因

2.1 天氣原因

比如臺(tái)風(fēng)、雷雨、洪水，同時(shí)引發(fā)多種類型的短路故障，造成大面積停電。

2.2 人為原因

汽車撞倒電桿，勾機(jī)挖斷電纜，村民砍樹碰到電線。

2.3 動(dòng)植物造成短路

鳥在電桿上筑巢，貓跑到配電上，毛竹接近線路導(dǎo)致線路放電等。

2.4 設(shè)備缺陷造成故障

用戶變壓器燒毀，絕緣子損壞，跌落式熔斷器熔斷引起相間弧光短路，線路過載引起隔離開關(guān)線夾損壞造成相間短路，線路弧垂太大遇大風(fēng)時(shí)引起短路。

2.5 線路負(fù)荷過大

超過線路限荷值，雖然沒有短路，也會(huì)造成線路開關(guān)跳閘。

3 短路故障信號分析

目前連江縣10kV電網(wǎng)配置的跳閘保護(hù)為過流保護(hù)，保護(hù)類型全部采用微機(jī)三段式過流保護(hù)，按福建省10kV配網(wǎng)整定指導(dǎo)意見，一般來說：

3.1 過流Ⅰ段

考慮故障電流比較大時(shí)，快速隔離故障，主要按以下兩個(gè)原則整定：（1）按變壓器低壓出線大電流閉鎖重合閘定值，不大于本站5倍變壓器低壓額定容量整定；（2）本保護(hù)應(yīng)躲過本線路末端（或T接線路末端）最大三相短路電流整定。

如果有獨(dú)立的大電流閉鎖重合閘定值（比如RCS-9611C、PSL-641、NSR612RF、ISA-351F等型號的保護(hù)裝置），則過流Ⅰ段定值按大方式下躲10kV線路末端故障電流整定，一般保護(hù)范圍在線路60%以內(nèi)，最長可以達(dá)到80%；如果大電流閉鎖重合閘定值和過流Ⅰ段定值為同一個(gè)定值（比如CSC-211、WXH-822C、iPACS-5711等型號的保護(hù)裝置），則過流Ⅰ段定值按不大于本站5倍變壓器低壓額定容量整定，保護(hù)范圍一般在線路前端1公里內(nèi)。

3.2 過流Ⅱ段

按TA一次額定值與可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流的3～8倍整定，同時(shí)考慮對全線故障有1.5倍的靈敏度，一般保護(hù)線路全長，跳閘時(shí)間比過流Ⅰ段大一個(gè)級差。

3.3 過流Ⅲ段

作為線路的后備保護(hù)，按躲過線路限荷值整定，如果發(fā)生跳閘，可能是因?yàn)榫€路負(fù)荷增高超過線路限荷、線路末端的用戶設(shè)備內(nèi)部故障或者線路非金屬性故障引起，跳閘時(shí)間比過流Ⅱ段大一個(gè)級差。

3.4 過流后加速

用于線路開關(guān)重合閘或手合于永久性故障時(shí)，加速跳開開關(guān)，一般定值考慮小方式下對線路全線故障有1倍靈敏度并躲過線路啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流，跳閘時(shí)間為0.1～0.2s。

4 短路故障信號判斷與處理

不管線路出現(xiàn)的故障是瞬時(shí)故障還是永久性故障，斷路器重合閘成功與否，都必須對故障線路進(jìn)行巡線，查找故障點(diǎn)，能否正確判斷故障范圍，是快速隔離故障、恢復(fù)供電的關(guān)鍵。

調(diào)度員應(yīng)熟悉繼電保護(hù)定值單上各個(gè)定值的含義和投退情況，當(dāng)開關(guān)發(fā)生跳閘時(shí)，才有可能對信號做出正確解讀。

第一，應(yīng)了解開關(guān)位置，在斷開還是合上，重合閘是否動(dòng)作，重合閘后加速是否動(dòng)作。有時(shí)候線路重合閘保護(hù)正常投入，但因某些突發(fā)情況（例如帶電作業(yè)或線路故障頻發(fā)），需臨時(shí)解除重合閘保護(hù)。這時(shí)我們的一般做法是只解除重合閘保護(hù)的硬壓板，但重合閘軟壓板仍然投入。當(dāng)線路發(fā)生故障跳閘時(shí)，重合閘仍然發(fā)出信號，但沒有出口，10kV開關(guān)處于斷開位置。所以開關(guān)跳閘時(shí)，調(diào)度員不能只看保護(hù)信號，還需通過其他途徑確認(rèn)開關(guān)位置（比如查看遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中的對應(yīng)開關(guān)位置或電話聯(lián)系現(xiàn)場，叫值班人員確認(rèn)開關(guān)位置或電話詢問有關(guān)供電所是否有用戶停電等）。

第二，如果是過流Ⅰ段跳閘（根據(jù)不同保護(hù)型號，調(diào)度員具體查看定值單），可以判斷故障點(diǎn)在線路全長前60%或出線1公里左右，可以通知巡線人員從線路首端向末端開始巡線。

第三，如果是過流Ⅱ段跳閘（根據(jù)不同保護(hù)型號），可以判斷故障點(diǎn)在線路后40%或線路后90%，可以通知巡線人員從線路末端向首端開始巡線。

第四，如果是過流Ⅲ段跳閘，首先判斷是否是因?yàn)檫^負(fù)荷引起（故障電流剛好達(dá)到過流Ⅲ段整定值且是三相故障），如果不是，建議巡線人員重點(diǎn)巡視線路末端的用戶設(shè)備同時(shí)還應(yīng)多注意線路上是否有漂浮物。

第五，過流后加速跳閘，只發(fā)生在重合閘成功后或手動(dòng)合閘后，可能有兩種情況：（1）開關(guān)合閘于永久性故障；（2）開關(guān)合閘瞬間勵(lì)磁涌流過大引起跳閘（可能達(dá)到正常負(fù)荷電流3倍）。前者按過流保護(hù)跳閘處理，后者需拉掉部分支線開關(guān)，一段一段線路送電。送電后，需向相關(guān)技術(shù)人員報(bào)備，采取重新調(diào)整定值或?qū)€路負(fù)荷進(jìn)行轉(zhuǎn)移等措施。

第六，影響定值計(jì)算的因素：以上所說適用于大部分線路，但也存在例外情況，比如一些農(nóng)村線路供電半徑特別長，所供負(fù)荷較大。為躲過負(fù)荷正常啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流，過流保護(hù)各段都要犧牲靈敏性，造成保護(hù)范圍不足，發(fā)生在線路后端的故障只能靠過流Ⅲ段保護(hù)切除，如果過流Ⅲ段也無法可靠切除故障，甚至還要在線路上對應(yīng)的地方加裝帶保護(hù)的真空斷路器來彌補(bǔ)。這時(shí)以上所說的過流保護(hù)各段動(dòng)作對應(yīng)的故障發(fā)生范圍就要相應(yīng)縮小。

第七，影響判斷的因素。（1）因?yàn)?0kV配網(wǎng)線路沒有實(shí)測參數(shù)，定值計(jì)算時(shí)采用的都是理論值，所以計(jì)算結(jié)果必然存在一定偏差；（2）在實(shí)際的運(yùn)行環(huán)境中，架空線路短路故障中很少是金屬性短路，或多或少存在短路過度電阻，所以對判斷故障范圍也存在很大影響。

為提高查找故障點(diǎn)的效率，縮短停電時(shí)間，調(diào)度員應(yīng)提高自身對繼電保護(hù)專業(yè)的認(rèn)識(shí)，對每一個(gè)開關(guān)的繼電保護(hù)定值都要清楚明白，對一些有疑問的地方要及時(shí)與繼電保護(hù)整定計(jì)算人員進(jìn)行溝通。

5 多點(diǎn)失地故障

除了天氣或人為等常見的故障，還有一種情況也會(huì)導(dǎo)致線路開關(guān)跳閘。當(dāng)10kV線路發(fā)生單相接地時(shí)，非故障相的對地電壓將會(huì)迅速升高，視接地程度不同，最高可升至正常時(shí)對地電壓的倍，有可能擊穿同一10kV母線上所供線路正常相的絕緣薄弱環(huán)節(jié)，形成兩點(diǎn)對地短路，如果短路電流達(dá)到開關(guān)所設(shè)定的跳閘電流，也會(huì)引起開關(guān)跳閘，同時(shí)伴隨對應(yīng)線路故障相的失地信號消失。同變電站多點(diǎn)異相失地特征不明顯，發(fā)生此類故障時(shí)不好用以上的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，建議條件允許時(shí)通知繼電保護(hù)計(jì)算人員一起進(jìn)行分析處理。

6 結(jié)語

近年來，公司非常重視電網(wǎng)優(yōu)質(zhì)服務(wù)，在不斷提高電網(wǎng)硬件水平的同時(shí)，對電網(wǎng)供電可靠性的要求越來越高。更高標(biāo)準(zhǔn)對調(diào)度員專業(yè)技能和業(yè)務(wù)水平也會(huì)提出更高的要求，為適應(yīng)這一形勢，我們要不斷鉆研新技術(shù)，會(huì)用新設(shè)備，讀懂新規(guī)程，對發(fā)生在身邊的每一個(gè)電網(wǎng)事故都要認(rèn)真分析，不斷總結(jié)，積累經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)化自身素質(zhì)，提高調(diào)控水平，更好地為廣大用戶服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 崔家佩，孟慶炎，陳永芳，熊炳耀.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置整定計(jì)算[M].北京：中國電力出版社，1993.

[2] 毛錦慶，趙自剛，馬杰，王玉玲，張振華，張信權(quán).電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)用技術(shù)問答（第二版）[M].北京：中國電力出版社，2000.