淺析故障錄波器在跳電故障分析中的應(yīng)用

余志生

（銅陵有色銅冠冶化分公司，安徽 銅陵 244000）

隨著社會的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活質(zhì)量得到提高，人們對電能的依賴性也越來越大。順應(yīng)國家發(fā)展需要，全國各地新建了許多發(fā)電廠、變電所。電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大也伴隨著越來越多的故障問題，這些故障問題所引發(fā)的停電嚴(yán)重影響人們的生產(chǎn)生活。而故障錄波器能快速、精確的找出這些故障問題，方便工作人員查明故障原因和解決故障問題，以最快速度讓人們的生產(chǎn)生活回歸正軌。本文采用案例的方式向讀者介紹故障錄波器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，通過故障動作動作的先后順序判斷故障地點(diǎn)，通過故障錄波器記錄的波形判斷故障類型，分析保護(hù)動作情況。

1 故障錄波器

故障錄波器是提高電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要自動裝置，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或振蕩時，它能自動記錄整個故障過程中各種電氣量的變化，如：電壓、電流、相位、功率、功率因數(shù)、諧波等，通過這些電氣量的分析、比較，對分析處理故障、判斷保護(hù)是否正確動作、提高電力系統(tǒng)安全運(yùn)行水平均有著重要作用。

故障錄波器的作用可分為以下三點(diǎn)：

（1）故障錄波器能根據(jù)記錄的波形正確的判斷出電力系統(tǒng)、線路和設(shè)備故障發(fā)生的準(zhǔn)確地點(diǎn)、發(fā)生過程、故障類型等，以便迅速排除故障和制定對策。

（2）故障錄波器能分析繼電保護(hù)和高壓斷路器的動作情況，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷，揭示電力系統(tǒng)中存在的問題。

（3）積累第一手的資料，加強(qiáng)對電力系統(tǒng)規(guī)律的認(rèn)識，不斷提高電力系統(tǒng)運(yùn)行水平。

2 案例故障經(jīng)過

2019年3 月5 日4：38分左右，某工廠110kV變電所電力負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）發(fā)出總降10kV<污酸污水II>I段過流動作（動作值131.03A，動作相:ABC相,CT比:40；短路電流動作值:5241.2A）故障報警，隨后5S內(nèi)，硫酸10kV配電室< 1#電容器>發(fā)出低電壓動作（動作值18.86V，PT比:100）；硫酸10kV配電室<2#電容器>發(fā)出低電壓動作（動作值9.28V，PT比:100）；余熱發(fā)電10kV配電室<2#發(fā)電機(jī)主保護(hù)>熱工保護(hù)動作；經(jīng)各車間現(xiàn)場操作人員確認(rèn)，除總降10kV<污酸污水II>出現(xiàn)電拉弧、高壓配電柜炸裂現(xiàn)象，高壓配電柜發(fā)現(xiàn)死老鼠一只以外，其余電氣設(shè)備無異?，F(xiàn)象。

截止5：15分，除總降10kV<污酸污水II>外，其余跳停設(shè)備恢復(fù)送電。

3 案例故障分析

總降主控電腦故障記錄如圖1所示。

圖1 總降主控電腦故障記錄

圖2 總降10kV現(xiàn)場站故障錄波圖

由圖3.1總降主控電腦故障記錄可以看出總降10kV污酸污水II段最先動作，可以初步判斷故障地點(diǎn)為總降10kV污酸污水II段線路段，后經(jīng)過工作人員巡檢排查后得出故障地點(diǎn)為總降10kV污酸污水II段出線柜。

總降10kV污酸污水II段出線柜跳電故障錄波圖如圖2所示。

幾種常見故障情況下的波形特征：

（1）單相接地故障。三相電流增大，故障相電流和零序電流大小相等且同相位，故障相電壓有一定程度減小，同時有零序電壓出現(xiàn)。

（2）相間接地故障。兩個故障相的相電流大小相等，方向相反，沒有零序電流。

（3）兩相接地故障。兩個故障相的電流突變增大，但兩個電流之間的相位有角度差，變化的范圍隨著電阻值的不同在60°～180°之間變化，但有零序電流出現(xiàn)。

（4）三相接地故障或不接地故障。三相電流同步增大，沒有零序電流和零序電壓。

由圖2總降10kV污酸污水II段出線柜跳電故障錄波圖可以看出：

（1）故障持續(xù)時間約3個波形長度的時間（60ms左右）。

（2）故障發(fā)生時，ABC三相電流急劇增大，母線電壓迅速下降。故障相電流和零序相電流大小相等且同相位，故障相位電壓有一定程度的減小。

（3）故障發(fā)生期間，不對稱短路產(chǎn)生的零序電流始終存在。

結(jié)合幾種常見故障情況下的波形特征和總降10kV污酸污水II段出線柜跳電故障錄波圖，可以初步判斷故障類型為單相接地故障。

對總降污酸污水II段出線柜微機(jī)保護(hù)整定值的校核如下：

污酸污水2#變壓器參數(shù)

型號：S10-M-1000/10

額定容量：1000kVA

額定電壓：高壓側(cè)10±5%/低壓側(cè)0.4kV

額定電流：高壓側(cè)57.74/低壓側(cè)1443.4A

P0空載損耗：1.195kW

I0%空載電流：0.33

Pk負(fù)載損耗：10.349kW

Uk%短路阻抗：4.59%

聯(lián)接組別：DYn11

總降10kV污酸污水II段瞬時電流速斷保護(hù)計算保護(hù)定值33.26A 0S，其計算過程如下：

系統(tǒng)阻抗Xx=100/1000=0.1Ω

主變阻抗0.5Xt=0.5*10.83/100*100/20=0.5*0.5415=0.27075Ω

變壓器系統(tǒng)計算參數(shù)：

S=1000kVA

d%=4.59

XT=4.59/100*100/1=4.59Ω

高壓側(cè)額定電流In=57.74A

CT=40

變壓器高壓側(cè)三相短路電流

瞬時電流速斷保護(hù)

（5）總降10kV污酸污水II段出線柜茵泰萊微機(jī)保護(hù)過流I段保護(hù)定值為34.5A 0S；CT變比：200/5，短路電流動作值：1380A，動作時間0S；

故總降10kV污酸污水II段出線柜茵泰萊微機(jī)保護(hù)過流I段保護(hù)定值設(shè)置合理，故障發(fā)生時其保護(hù)動作正確。因此，可以為其余跳電設(shè)備送電。

4 案例故障原因及處理

4.1 案例故障原因

綜合現(xiàn)場保護(hù)動作信號、保護(hù)計算數(shù)據(jù)、故障錄波器所記錄的故障錄波圖形和工作人員現(xiàn)場檢查，判定故障原因為：總降污酸污水II段出線柜跳電由老鼠引發(fā)出線電纜單相接地短路，產(chǎn)生拉弧，繼而發(fā)生三相弧光接地短路，導(dǎo)致總降污酸污水II段三相接地短路，造成總降污酸污水II段瞬時電流速斷保護(hù)動作，其電源母排（總降10kV母線）產(chǎn)生低電壓，從而引發(fā)硫酸1#2#電容器低電壓保護(hù)動作跳電。

4.2 案例故障處理

故障點(diǎn)及故障原因初步查明后于1小時內(nèi)恢復(fù)了其余跳電設(shè)備供電。故障出線柜經(jīng)過后續(xù)電氣實驗室檢測，由于速斷電流較大，斷路器動觸頭存在銹蝕情況，電流互感器爆裂，出線電纜三相對地絕緣不合格；予以維修更換。

4 結(jié)語

通過故障錄波器提供數(shù)據(jù)初步分析得出的故障地點(diǎn)和故障類型與最終結(jié)果基本相同，可以看出故障錄波器能幫助工作人員精確、快速的查找故障原因，大大提高了工作人員的動作效率，降低了工作人員的工作量和工作強(qiáng)度，明顯縮短了故障處理時間，有效的減少因故障問題給人們生產(chǎn)生活帶來的不必要的損失。