35kV線路斷線及相繼故障的處理分析

吳杰

摘要：35kV線路出現故障的幾率不多，因此出現這一問題判斷的難度較大，且引起的危害性較大。文章結合實踐經驗與相關實例，對這類問題進行了詳細的分析。

關鍵詞：35kV線路；線路斷線；相繼故障

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）35-0129-02

隨著生活水平的提高及人們對生命的重視，人們越來越重視用電質量及安全性。35kV線路是配電網的重要組成部分，其安全性和可靠性直接影響著供電質量。筆者作為電力部門的工作人員，結合自己的實際工作經驗，通過工程中遇到的實例，詳細分析了35kV線路發生斷線故障時引起的其他一系列故障，并給出了相應的解決措施。

1 工程實例簡介

某配網中110kV站，正常工作時接線電路如下圖1所示，運行方式單母線分段帶旁路接線方式，1臺主變帶35kV1，2段母線運行，共4條35kV出線線路，這4條出線的供電方式均為單電源供電，其中第4條為充電備用線。

圖1 110kV某電站35kV接線圖

2 故障發生過程及相關保護動作簡介

首先，第4條出線的某桿C向導線斷線，18分鐘后，35kV某2站的C相避雷針被擊穿開始冒煙，C相全壓接地；22分鐘后，該站的配網系統出現諧振，A、B兩相的相電壓超過線電壓，C相電壓幾乎為零；28分鐘后，第1條出線開關速斷跳閘，無法重合，故障電流為20.46A，通過保護裝置記錄可知A相出現故障，相關人員檢查發現A相避雷針被擊穿接的；29分鐘后，手動拉開了第4條出現的開關；34分鐘后，第2條出現的開關速斷跳閘，無法重合，故障電流為52.47A，C相故障，現場設備工作正常，相關人員檢查后發現該線路的第14桿的C相、15桿的H相絕緣子被擊穿；35分鐘后，該站出現高頻諧振，三相電壓同時升高，但并沒有高過線電壓；41分鐘后，手動拉開第3條出線的空載線路，一切恢復正常。

3 產生故障的原因分析

3.1 故障發生第一階段

圖2 故障發生線路圖

如圖2所示，第4條出線的C相斷線，一次系統未接地。當出現斷線后，在N側的電容形成了電容電流，導致M側中性點的電壓偏移，由于三相電源的電路及A、B相的負荷都是對稱的，因此N點與O點的電位相同。對于A、B相位來說，其對地電位等于EAEB與偏移電壓UOM的向量之和，C相對地電位等于負荷中性點對電源側中性點電位加上中性點的對地電位。向量圖如下圖3所示。

依據斷線情況的不同，在電源側和負荷側的C相電壓將出現不同。若電源側的C相電壓升高為原來的1～1.5倍，A、B相下降為原來的0.886～1倍。若是線路的末端斷線，A、B、C三相電壓都不會出現較大的變化。若負荷側的C相電壓下降為原來的0～0.5倍，其他兩相的電壓將會下降為原來的0.886～1倍。若是線路的末端斷線，則C相電壓幾乎

為零。

根據上述分析并結合本電站的實際情況，記錄的電壓參數如下：本電站側的35kV的A、B、C三相電壓的值分別為20.1～21.3kV、20.3～20.9kV、28.0～28.9kV，而位于附近的另一35kV站的A、B、C三相的電壓的值分別為20.25～20.45kV、20.76～20.99kV、5.29～7.86kV。這個結果和上述分析的結果完全相同，由此立刻可知為該站第4條出線的C相斷線。

（1）電源側 （2）負荷側

圖3 35kV第4出線C相斷線不接地時斷口兩側的

電壓向量圖

3.2 故障發生第二階段

當距離該地35kV該電站所的C相避雷器被擊穿后，造成第4條出線的C相一次系統的負荷側接地，致使整個系統產生諧振。由于負荷側接地，所以負荷側的中性點電位為零，而電源側，沒有發生故障的相其對地電壓和負荷側相同；發生故障的相，其對地電壓的數值由電源電壓決定。

電壓分析方法類似于第一階段，得出結果如下：在電源側，C相電壓增加到原電壓的1.5倍，A、B相降低到原來的0.886倍；在負荷側，C相電壓降為0，A、B相降低到原來的0.886倍。在本次故障中，35kV附近變電站的C相避雷器擊穿后，該站35kV側的A、B、C三相電壓分別為42.38～42.51kV、41.3～41.8kV、1.248～1.399kV，從記錄數據可知，C相電壓值減小，A、B相電壓值升高，但并沒有高出原電壓值的3倍，通過數據可知具有基波諧振的特征；但是附近35kV電站的A、B、C三相電壓分別為30.889～31.29kV、30.59～32.79kV、10.977～14.6kV，從記錄數據可知C相電壓降低，A、B相雖然電壓值有所提升，但是并沒有超過線電壓，通過數據可知具有非金屬性接地的特征。實際數據和理論分析結果存在較大差距，分析原因，主要由于該站的35kV系統和各條出線的變電站采用的互感器都是電磁式的，導致C相接地時，兩端的互感器由于激勵涌流的激發而飽和，對于不同的繞組飽和程度存在較大的差別，因此使得中性點的位移電壓不等于零。

3.3 故障發生第三階段

根據前兩階段的分析可知，由于系統接地、諧振，A、B兩相的電壓升高，系統發生兩相異地接地，導致第一條出線跳閘。該站出線接法采用不完全的星形接線的保護方式，當A、B或B、C兩相間出現短路故障時僅有一個繼電器發生動作。根據第一條出線的繼電保護動作及檢查可知，該線發生諧振而導致其他兩相的電壓升高，也導致10桿的A相避雷器擊穿而接地。第一條出線的避雷器被擊穿時并不發生保護動作，跳閘后各項電壓發生了巨大的變化，根據電壓變化情況能夠判斷出AB間兩點異地接地，同時系統出線諧振。該站第4條出線由于C相斷線且在負荷側接地，因此并沒有短路電流通過C相的保護繼電器，所以在該處并沒有發生跳閘動作，且該線的開關被拉閘，因此該線負荷側的C相接地對整個該電站的影響并未表現出來。

3.4 故障發生第四階段

第二條出線跳閘并導致系統諧振，當第一條出線跳閘后，系統帶B相接地運行，同時有諧振現象出線，導致A、C相電壓高于40kV。隨后，第二條出線的C相#12桿的絕緣子被擊穿，導致短路跳閘。跳閘后，第三條出線空載運行，三相電壓同時升高，筆者依據多年實踐經驗可知，引起諧振的原因為母線電壓飽和。根據實際情況，將第二條出線停電，破壞高頻諧振，系統恢復正常。

4 結語

綜上所述，斷線故障引起的相繼故障判斷比較復雜，為了盡可能減少故障出現的概率，在配網運行的過程中要注意做好以下方面：加強對運行線路的檢查，以便及早發現損傷；盡量少采用熔斷器設備，盡可能采用三聯動負荷開關；當出現系統母線異常情況時，務必快速處理。

參考文獻

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