黃萬線10 kV電力貫通線頻繁跳閘分析及對策

■ 胡明忠

黃萬線10 kV電力貫通線的主要功能是為黃驊東、羊三木、竇莊子、郭莊子、北港農場、大港水庫6個車站提供Ⅰ路信號電源，是信號主電源。如何有效預防線路跳閘，或及時恢復供電、縮短停電時間，確保運行安全穩定顯得尤為重要。

1 線路運行概況

黃萬線10 kV電力貫通線電源由黃驊南配電所324開關供出，2006年8月3日投入運行，線路總長度68.385 km（按公里標計）。其中，架空線路約49 km，其余為電纜線路。截至2012年5月25日，運行將近70個月，共發生跳閘30起，計60次（“起”的含義：同一時間段內，因同一故障原因導致的跳閘，稱為1起。在1起復雜故障中，可能會引起多次跳閘）。其中有明確跳閘原因的3起，其余均原因不明。與相同等級線路相比，此線路的跳閘次數偏多，對運輸造成了一定干擾。

2 線路跳閘統計

2.1 分類統計

黃萬線自2006年投運以來，繼電保護中電流元件出口跳閘的分類統計見表1。

2.2 數據綜合分析

通過以上統計數據可以發現，30起跳閘中，有20起發生在天氣不良的情況，而且均為相間短路故障，故障電流在80 A以下的為20起。按年度統計，跳閘起數除2009年、2010年呈下降趨勢外，其余均呈逐年遞增趨勢。跳閘月份集中在3—5月，每年基本一致，占總跳閘起數的50%，且逐月遞增；6—10呈逐月遞減之勢，11月份有所增多，12月、1月和2月這3個月份從未發生過跳閘。

3 線路試驗

3.1 試驗參考標準

表1 黃萬線10 kV電力貫通線跳閘分類統計

（1）GB T 19519—2004《標稱電壓高于1 000 V的交流架空線路用復合絕緣子—定義、試驗方法及驗收準則》。

（2）GB 311.1—1997《高壓輸變電設備的絕緣配合》。

3.2 試驗項目

（1）電力線路：采用工頻耐壓試驗，電壓等級分別為6 kV、10 kV、12 kV、15 kV，最高為15 kV，是額定電壓的2.5倍。試驗前、后分別測試單相絕緣電阻，2 500 V檔位，不應低于400 MΩ。

（2）電力電纜：采用直流泄露試驗，試驗電壓10 kV，試驗1 min，每公里不應超過20μA，試驗前、后分別測試 A、B、C三相對地絕緣及鋼鎧引出線對地絕緣。

（3）分段器：檢測兩側1.2 kVA單相變壓器繞組絕緣，具體包括：高壓繞組—低壓繞組及地（絕緣表2 500 V檔）；低壓繞組—高壓繞組及地（絕緣表1 000 V檔）；高壓繞組—低壓繞組（絕緣表2 500 V檔）。

（4）避雷器：進行特性試驗，即直流泄露1 mA下的電壓及75%該電壓下的泄漏電流，單只避雷器不應大于50μA，試驗前、后分別進行絕緣測試，10 kV避雷器絕緣電阻不應該小于10 000 MΩ。

3.3 試驗結果

3.3.1 002#—242#桿線路試驗情況

晴好天氣（濕度42%、溫度36℃），線路絕緣子、避雷器、電纜絕緣各試驗指標合格。試驗077#—129#區段架空線路時，因空氣濕度達94%、溫度16 ℃，線路絕緣電阻值降至3.8 MΩ（標準≥400 MΩ），避雷器絕緣電阻值降至1 220 MΩ（標準≥10 000 MΩ）。可見，環境濕度對線路絕緣影響較大。

3.3.2 242#—687#桿線路試驗情況

郭莊子站395#分段器，兩側單相變壓器繞組絕緣偏低：395-1#變壓器高壓—低壓及地82 MΩ；395-2#變壓器高壓—低壓及地132 MΩ。

將395#分段器相關設備接入線路，394#—396#區段模擬工況運行條件單獨進行測試，線路A相對地絕緣39.3 MΩ；B相1970 MΩ；C相36.3 MΩ（標準≥400 MΩ）。15 kV工頻耐壓下泄漏分別為A相5.62 mA、B相1.24 mA、C相5.91 mA。測試時環境溫度20.6 ℃、濕度55%。

其余電力架空線路絕緣、工頻耐壓均合格；電力電纜直流泄漏及各相絕緣均合格；避雷器特性試驗結果均合格。

3.3.3 避雷器和針式絕緣子抽樣試驗情況

根據GB 311.1—1997《高壓輸變電設備的絕緣配合》標準，各類設備的短時（1 min）工頻耐受電壓（有效值）規定：系統標稱電壓（有效值）10 kV的母線支柱絕緣子，干試電壓標準為42 kV、濕試電壓標準為30 kV。

對17只絕緣子進行試驗。干試時，所有絕緣子短時（1 min）耐受電壓均超過42 kV，試驗過程中有輕微的放電聲，但無破壞性放電出現。在噴灑海水15 min后進行濕試試驗時，有3只在“噴灑海水”后耐壓達到30 kV時出現間斷性閃絡，未引起試驗儀器跳閘。按照GB 311.1—1997絕緣子合格標準判定為全部合格。

對16只避雷器進行試驗，干試、濕試過程中，所有避雷器工頻耐受電壓都在32 kV時，因避雷器泄露電流過大，引起試驗儀器跳閘，避雷器表面無放電出現。按照GB 311.1—1997絕緣子合格標準判定為全部合格。

通過檢測，避雷器在工頻耐受電壓32 kV時泄露突然增大，17個被抽查的針式絕緣子中，有3個在“噴灑海水”耐壓達到30 kV時出現閃絡，小于避雷器32 kV的動作電壓，如果遇到雷電沖擊，則絕緣子的表面先出現閃絡。即：如果遇到過電壓情況，絕緣子先于避雷器閃絡，造成開關跳閘，未能使避雷器發揮應有的維持線路電壓水平的目的。

4 跳閘原因分析

通過分析黃萬線10 kV電力貫通線跳閘統計數據，結合試驗結果，可初步判斷引起跳閘的原因有4個方面。

4.1 線路被異物短接

累計發生在4—5月的故障有14起（占故障總起數46.7%），跳閘35次（占跳閘總次數58.3%）。由于季節特點，大風天氣會將異物刮上線路。另外，鳥窩、鳥患也在此時間段密集發生，造成線路跳閘。措施：工隊需增加巡視次數，縮短巡視周期，及時發現并清理線路上的鳥窩和異物。

4.2 線路遭受雷擊

6—9月發生故障11起（占故障總起數36.7%），跳閘15次（占跳閘總次數25%）。雷雨季節，如果同時有兩相線路被雷電擊中，避雷器若不及時釋放雷擊電流，就會造成線路過電壓，超過絕緣子的濕閃電壓，造成絕緣子閃絡，引起線路跳閘。措施：與避雷器配套安裝放電計數器，對雷擊線路區段有效監控；同時，檢修避雷器接地裝置，使接地電阻不大于4 Ω（標準為不大于10 Ω）。

4.3 低溫冷霧條件下，絕緣下降

3月和11月發生故障4起（占故障總起數13.3%），跳閘9次（占跳閘總次數15%）。冬季前后的天氣特點是低溫、多霧、濕度大。在平推測試過程中，測試黃驊南管內077#—129#架空線路時，當日濕度達94%、溫度16 ℃，線路絕緣電阻值降至3.8 MΩ（標準≥400 MΩ），避雷器絕緣電阻值降至1 220 MΩ（標準≥10 000 MΩ），可見低溫潮濕天氣會使線路絕緣嚴重下降，絕緣薄弱處就會發生污閃、濕閃。措施：可采取增大絕緣子爬距和清掃絕緣子的方法，提高線路絕緣。在冬季前后的大霧天氣來臨之前，完成清掃工作，減少由于低溫冷霧天氣造成的線路跳閘。

4.4 線路長大，電容電流影響

按照TB 10008—1999《鐵路電力設計規范》規定，“電力貫通線路10 kV配電所之間距離為40～60 km。”肅寧—黃驊港段兩配電所距離最長為49.271 km，黃萬主線路架空和電纜總長達到73.790 km，遠大于設計規范。由于線路過長，電容電流也會成為線路跳閘的原因之一。措施：可采取分段供電的方式，在線路中間增加200 kVA調壓器作為隔離，增強線路阻抗，改變線路參數，避免由于線路參數不當引起跳閘。

5 對策

（1）修改黃驊南配電所324斷路器微保裝置過流和速斷定值。經設計院對線路定值和短路電流的初步計算，結合幾年來的跳閘分析，采取增大過流和速斷定值的措施，使其躲過電容電流波動的變化，避免因電容沖擊電流過大造成跳閘。已將黃驊南配電所324斷路器微保裝置保護定值過流Ⅰ段由原來的60 A調整為90 A，過流Ⅱ段由原來的21.6 A調整為36 A。

（2）更換部分可疑設備。將測試絕緣電阻較低的395-1#、395-2#兩臺1.2 kVA變壓器和部分有閃絡放電痕跡的絕緣子、避雷器進行了更換。

（3）分段器控制箱內安裝過電流繼電器及掉牌繼電器。目前，已在黃萬線6架分段的控制箱內安裝了電流繼電器，用于監測故障產生的位置，為故障區段的準確區分奠定了基礎。黃萬線10 kV貫通線由于線路太長，跳閘電流數據變化范圍較大，而且按照設計院的短路計算值，許多短路跳閘電流均超過線路末端的短路電流，致使線路的故障范圍擴大到整條線路。不能準確定位故障區段時，盲目采取大范圍措施，勢必增加不必要的成本支出。加裝電流繼電器以便準確判斷故障區段。

（4）安裝短路接地故障指示器。在黃萬線可能引起跳閘原因的區段安裝短路接地故障指示器，當重合失敗時，故障指示器會翻牌保持至送電成功。短路接地故障指示器與第（3）條措施配套使用，以便在線路跳閘時，確認故障產生的區段，找出準確部位，然后結合電流繼電器動作情況，對確認為重點區段的絕緣子、避雷器進行專項整修，避免全線更換絕緣子、避雷器，做到合理使用維修成本。

（5）黃驊南—黃驊東區間的避雷器更換為甩脫式避雷器。安裝甩脫式避雷器的目的是為了當避雷器發生故障時，通過壓力釋放脫落體的自動脫落，使地線與避雷器脫離，可確保線路在避雷器發生故障后仍能安全運行。已將黃驊南—黃驊東區間的6組避雷器更換為甩脫式避雷器。

6 結束語

通過以上整治措施，2012年7月25日—2013年3月25日，黃萬線10 kV電力貫通線路未發生不明原因造成的跳閘事件，克服了線路運行不穩定狀況，保障了運輸安全。

[1] GB T 19519—2004 標稱電壓高于1 000 V的交流架空線路用復合絕緣子—定義、試驗方法及驗收準則[S]

[2] GB 311.1—1997高壓輸變電設備的絕緣配合[S]

[3] TB 10008—1999 鐵路電力設計規范[S]