10kV配電網(wǎng)合環(huán)倒電時線路跳閘事故探討

摘 要：通過對一起10kV配電網(wǎng)合環(huán)倒電過程中出現(xiàn)的一系列線路故障跳閘事故，對環(huán)流產(chǎn)生原因、電纜故障原因進(jìn)行分析探討，提出一些建議，對配電網(wǎng)安全運行具有一定意義。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；合環(huán)倒電；電纜故障

為了解決供電“最后一公里”問題，近幾年配電網(wǎng)升級改造規(guī)模不斷加大。大規(guī)模的老舊設(shè)備更換、技術(shù)升級改造致使合環(huán)倒電使用的愈加頻繁。合環(huán)倒電可實現(xiàn)不停電轉(zhuǎn)移負(fù)荷，提高供電可靠性，消除以往閉環(huán)倒電時短時停電對用戶造成的不適感。但是合環(huán)時增大的電流，會對線路中絕緣薄弱點造成沖擊，極有可能引發(fā)單相接地甚至短路跳閘事故。

1 事故前運行線路概況

圖1為公司所屬10kV線路，其正常運行時，10kV石七線與10kV復(fù)錦線開環(huán)運行，10kV石七線廣山環(huán)網(wǎng)站101#開關(guān)作為聯(lián)絡(luò)開關(guān)，處于冷備用狀態(tài)。如圖1所示。

4月27日、5月11日、5月12日3天，公司對10kV石七線環(huán)網(wǎng)站進(jìn)行配電自動化改造。需改造的環(huán)網(wǎng)站母線改為檢修，環(huán)網(wǎng)站靠近石橋變側(cè)負(fù)荷仍由石七線供給，靠近復(fù)興變側(cè)負(fù)荷由復(fù)錦線供給。環(huán)網(wǎng)停役、復(fù)役時，需要進(jìn)行合環(huán)倒電操作，改變或恢復(fù)負(fù)荷供給方式。3天內(nèi)兩條拉手線路6次合環(huán)電流的沖擊。

2 事故產(chǎn)生過程描述

2015年5月12日，10kV石七線中集環(huán)網(wǎng)站自動化改造（開關(guān)增加3遙功能，無中壓線路工作）。中集環(huán)網(wǎng)站母線改為檢修，上級環(huán)網(wǎng)科達(dá)環(huán)網(wǎng)站111#開關(guān)改為檢修，下級錦都匯環(huán)網(wǎng)站101#開關(guān)改為檢修?？七_(dá)環(huán)網(wǎng)站靠近石橋變側(cè)負(fù)荷仍由石七線供給，錦都匯環(huán)網(wǎng)站靠近復(fù)興變側(cè)負(fù)荷由復(fù)錦線供給。

施工完畢復(fù)役過程中，14：50分，運行人員執(zhí)行“錦都匯環(huán)網(wǎng)站將中錦段101開關(guān)由冷備用改為運行”操作任務(wù)后，10kV復(fù)錦129線與10kV石七126線合環(huán)運行，此時，石橋變II母、復(fù)興變I母B相同時接地。14：53分復(fù)錦129線過流三段跳閘，重合不成，同時石橋變II母、復(fù)興變I母B相接地消失。14：55分，運行人員反映中錦段電纜分支箱爆炸，配調(diào)下令將錦都匯環(huán)網(wǎng)站將中錦段101開關(guān)改冷備用，中集環(huán)網(wǎng)站將中錦段111開關(guān)改冷備用。此時復(fù)錦129線與石七126線解環(huán)。15：40分，配調(diào)試送復(fù)錦線成功，母線短時接地后復(fù)錦129線過流一段跳閘。

事故查線得知14：50分復(fù)錦129線與石七126線合環(huán)運行后，石七126線中集環(huán)網(wǎng)站與錦都匯環(huán)網(wǎng)站之間中錦段電纜分支箱B相肘型頭對地放電，進(jìn)而引發(fā)短路故障。錦都匯環(huán)網(wǎng)站將中錦段101開關(guān)改冷備用后，故障點被隔離。試送復(fù)錦線時，復(fù)錦線一處電纜中間接頭絕緣擊穿，很快演變成相間短路。

3 事故原因分析

3.1 配電網(wǎng)合環(huán)倒電分析

配電網(wǎng)合環(huán)倒電，即通過操作柱上聯(lián)絡(luò)開關(guān)或者站所內(nèi)中置柜、環(huán)網(wǎng)柜開關(guān)的形式，實現(xiàn)線路之間負(fù)荷不停電轉(zhuǎn)供的過程。合環(huán)操作對電力用戶不會造成短時停電的影響，但常常產(chǎn)生較大的合環(huán)電流。原因主要有以下兩點：（1）合環(huán)的兩條線路母線存在電壓差或者相位差。同一10kV母線的兩條出線之間合環(huán)，產(chǎn)生的合環(huán)電流較小。對于跨220kV變電站片區(qū)配網(wǎng)合環(huán)操作，因受220kV線路潮流及各個主變參數(shù)影響，合環(huán)電流較大。（2）兩條母線對系統(tǒng)短路阻抗不同。即使兩條合環(huán)線路母線電壓數(shù)值相同，系統(tǒng)短路阻抗差異較大時也會產(chǎn)生很大合環(huán)電流。后經(jīng)查OPEN3000系統(tǒng)，事故合環(huán)時，10kV復(fù)錦線原先運行電流54A，合環(huán)時增加至182A；10kV石七線原先運行電流25A，合環(huán)時增加至279A。合環(huán)電流在出線斷路器保護(hù)定值范圍內(nèi)，但顯然突變較為明顯。尤其是10kV石七線，合環(huán)電流較運行電流激增近10倍?？梢姾檄h(huán)倒電確為此次事故誘因。

3.2 電纜接頭故障分析

電纜中間接頭及終端頭始終為事故高發(fā)部位。由于電纜終端及中間接頭改變電纜原有結(jié)構(gòu)，電場分布出現(xiàn)變化，如果電纜附件未能將端口附近電場分布加以改善，電場分布過于集中，就會對絕緣造成損傷，隨著運行時間的增加，故障風(fēng)險逐步增加。因而規(guī)范的接頭施工技術(shù)及合適的運行條件是十分必要的。

觀察故障電纜分支箱接頭，發(fā)現(xiàn)各處雖有灼燒痕跡，但保存較完好，只有肘型頭應(yīng)力錐下方冷縮附件炸開。分析為電纜終端頭制作時，外半導(dǎo)電層及銅屏蔽層未能按照要求長度切削。肘型電纜附件應(yīng)力錐下部包裹外半導(dǎo)電層長度不夠，銅屏蔽層未能包裹在應(yīng)力錐內(nèi)。銅屏蔽層一端未接地，致使應(yīng)力錐下部場強(qiáng)集中，產(chǎn)生電暈。如圖2所示。

通過簡化模型，可以認(rèn)為銅屏蔽層上的感應(yīng)電壓為：U=■？鄢UN

C1線芯對未接地銅屏蔽層的電容；

C2未接地銅屏蔽處線芯對地電容。

由于感應(yīng)電壓的存在，長時間的局放作用使得絕緣水平一再降低。最終導(dǎo)致故障發(fā)生。

而10kV復(fù)錦線故障中間接頭所處電纜井由于地勢低洼，且周圍存在較多小餐飲攤點，井內(nèi)常年積蓄較多油污廢水，中間接頭浸泡其中，加速了絕緣老化、壽命衰減。

4 結(jié)論及建議

4.1 結(jié)論

此次合環(huán)倒電過程中出現(xiàn)的兩起跳閘事故，主要原因是電纜接頭處存在缺陷，運行環(huán)境較為惡劣，隨著運行時間的增長，絕緣層程度下降。半個月時間內(nèi)承受6次較大的合環(huán)電流沖擊，進(jìn)一步損傷了電纜接頭的絕緣性能，引發(fā)事故。

4.2 建議

4.2.1 電纜終端頭（中間接頭）的制作應(yīng)嚴(yán)格把控工藝。施工中存在不少人員憑經(jīng)驗制作電纜終端頭（中間接頭）的情況，這是錯誤的。應(yīng)對照說明書，嚴(yán)格把控電纜各層的切削尺寸、附件套裝位置，按照要求涂抹硅脂、切削倒角。注意施工細(xì)節(jié)，不可在灰塵大濕度大的環(huán)境下施工，切削時不要損傷電纜絕緣層等。

4.2.2 加強(qiáng)巡視、重視缺陷處理。電纜中間接頭浸泡在污水中，電纜分支箱防火封堵不嚴(yán)，地下潮氣進(jìn)入等問題并不屬于緊急缺陷，暫時不影響線路的安全運行。但長時間潮氣的侵蝕、污穢的腐蝕會逐步損傷絕緣，縮短電纜運行年限。發(fā)現(xiàn)此類問題應(yīng)該及時處理，尤其電纜井內(nèi)抽水，更應(yīng)該常態(tài)化進(jìn)行，確保電纜運行環(huán)境良好。

4.2.3 合理安排配網(wǎng)停電施工。將一條線路拆分成數(shù)段，連續(xù)多日對各段分別進(jìn)行施工。優(yōu)點是每日工作量較小且可控，單日停電面積及影響用戶數(shù)較少。缺點也較為明顯。首先每日的安全措施不同，有一定的安全隱患。其次每日停一個區(qū)段必然伴隨著倒電的發(fā)生。短時間內(nèi)多次的合環(huán)倒電，對開關(guān)類設(shè)備的機(jī)械壽命有所影響、合環(huán)電流的沖擊對設(shè)備絕緣以及線路上的薄弱點都是不小的沖擊。既然工程已經(jīng)立項，停電施工不可避免，最好在最短的時間內(nèi)進(jìn)行更多的工作。

4.2.4 優(yōu)選合環(huán)線路及合環(huán)點。文章中敘述的連續(xù)兩起故障，雖然合環(huán)電流過大只是誘因，但依然具有警示意義。涉及合環(huán)倒電，應(yīng)考慮兩條合環(huán)線路母線電壓差值及對系統(tǒng)的短路阻抗，在保證躲過出線斷路器保護(hù)定值的情況下，還應(yīng)考慮合環(huán)電流是否會對饋線上設(shè)備絕緣及壽命造成影響。

參考文獻(xiàn)

[1]曹亮.中壓配電網(wǎng)合環(huán)調(diào)度運行分析的研究[D].北京：華北電力大學(xué)，2007.

[2]胡宏波，孟清譜，劉高飛，等.一起10kV配電網(wǎng)合環(huán)倒電引起線路跳閘的事故分析[J].江蘇電機(jī)工程，2011，30（3）：15-18.

[3]李翔，於益軍，馮樹海，等.地區(qū)配電網(wǎng)合環(huán)風(fēng)險分析[J].陜西電力，2012，40（3）：68-71.

[4]段忠義，王恩選，等.中壓交聯(lián)聚乙烯電纜事故與切剖口電暈[A].甘肅省電機(jī)工程學(xué)會2012年學(xué)術(shù)年會論文集[C].2012：40-44.

[5]相曉鵬，張力強(qiáng)，常尼亞.某供電區(qū)10kV環(huán)網(wǎng)柜電纜肘型頭故障分析[J].山西電力，2010（6）：24-25.

作者簡介：石林（1990，03-），男，漢族，江蘇徐州，本科學(xué)歷，助工，國網(wǎng)徐州供電公司配電運檢室配電運檢工。