10kV配網(wǎng)短路故障分析與處理

鄭書煌

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

關鍵詞：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) 文獻標識碼：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，線路走廊情況復雜，有時因臺風暴雨等天氣原因，有時因樹碰電線、車撞電桿等人為因素，有時因用戶設備故障、絕緣子損壞等設備原因導致10kV線路跳閘故障頻發(fā)。

電力調度員怎樣根據(jù)繼電保護跳閘信號，迅速準確地判斷故障類型，查找并及時隔離故障點，盡快恢復用戶供電，是電力調度工作者長期關注的重點。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。

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)中任意兩相同時發(fā)生單相接地而導致的短路。

1.2 從故障持續(xù)時間來分類

從故障持續(xù)時間來分有兩種類型，即瞬時性短路故障（重合閘保護動作成功）、永久性短路故障（重合閘保護動作不成功）。

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

比如臺風、雷雨、洪水，同時引發(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，勾機挖斷電纜，村民砍樹碰到電線。

2.3 動植物造成短路

鳥在電桿上筑巢，貓跑到配電上，毛竹接近線路導致線路放電等。

2.4 設備缺陷造成故障

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線夾損壞造成相間短路，線路弧垂太大遇大風時引起短路。

2.5 線路負荷過大

超過線路限荷值，雖然沒有短路，也會造成線路開關跳閘。

3 短路故障信號分析

目前連江縣10kV電網(wǎng)配置的跳閘保護為過流保護，保護類型全部采用微機三段式過流保護，按福建省10kV配網(wǎng)整定指導意見，一般來說：

3.1 過流Ⅰ段

考慮故障電流比較大時，快速隔離故障，主要按以下兩個原則整定：（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）本保護應躲過本線路末端（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，一般保護范圍在線路60%以內，最長可以達到80%；如果大電流閉鎖重合閘定值和過流Ⅰ段定值為同一個定值（比如CSC-211、WXH-822C、iPACS-5711等型號的保護裝置），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，保護范圍一般在線路前端1公里內。

3.2 過流Ⅱ段

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

3.3 過流Ⅲ段

作為線路的后備保護，按躲過線路限荷值整定，如果發(fā)生跳閘，可能是因為線路負荷增高超過線路限荷、線路末端的用戶設備內部故障或者線路非金屬性故障引起，跳閘時間比過流Ⅱ段大一個級差。

3.4 過流后加速

用于線路開關重合閘或手合于永久性故障時，加速跳開開關，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時產生的勵磁涌流，跳閘時間為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行巡線，查找故障點，能否正確判斷故障范圍，是快速隔離故障、恢復供電的關鍵。

調度員應熟悉繼電保護定值單上各個定值的含義和投退情況，當開關發(fā)生跳閘時，才有可能對信號做出正確解讀。

第一，應了解開關位置，在斷開還是合上，重合閘是否動作，重合閘后加速是否動作。有時候線路重合閘保護正常投入，但因某些突發(fā)情況（例如帶電作業(yè)或線路故障頻發(fā)），需臨時解除重合閘保護。這時我們的一般做法是只解除重合閘保護的硬壓板，但重合閘軟壓板仍然投入。當線路發(fā)生故障跳閘時，重合閘仍然發(fā)出信號，但沒有出口，10kV開關處于斷開位置。所以開關跳閘時，調度員不能只看保護信號，還需通過其他途徑確認開關位置（比如查看遠動系統(tǒng)中的對應開關位置或電話聯(lián)系現(xiàn)場，叫值班人員確認開關位置或電話詢問有關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)不同保護型號，調度員具體查看定值單），可以判斷故障點在線路全長前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)不同保護型號），可以判斷故障點在線路后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，首先判斷是否是因為過負荷引起（故障電流剛好達到過流Ⅲ段整定值且是三相故障），如果不是，建議巡線人員重點巡視線路末端的用戶設備同時還應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合閘后，可能有兩種情況：（1）開關合閘于永久性故障；（2）開關合閘瞬間勵磁涌流過大引起跳閘（可能達到正常負荷電流3倍）。前者按過流保護跳閘處理，后者需拉掉部分支線開關，一段一段線路送電。送電后，需向相關技術人員報備，采取重新調整定值或對線路負荷進行轉移等措施。

第六，影響定值計算的因素：以上所說適用于大部分線路，但也存在例外情況，比如一些農村線路供電半徑特別長，所供負荷較大。為躲過負荷正常啟動時產生的勵磁涌流，過流保護各段都要犧牲靈敏性，造成保護范圍不足，發(fā)生在線路后端的故障只能靠過流Ⅲ段保護切除，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的地方加裝帶保護的真空斷路器來彌補。這時以上所說的過流保護各段動作對應的故障發(fā)生范圍就要相應縮小。

第七，影響判斷的因素。（1）因為10kV配網(wǎng)線路沒有實測參數(shù)，定值計算時采用的都是理論值，所以計算結果必然存在一定偏差；（2）在實際的運行環(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。

為提高查找故障點的效率，縮短停電時間，調度員應提高自身對繼電保護專業(yè)的認識，對每一個開關的繼電保護定值都要清楚明白，對一些有疑問的地方要及時與繼電保護整定計算人員進行溝通。

5 多點失地故障

除了天氣或人為等常見的故障，還有一種情況也會導致線路開關跳閘。當10kV線路發(fā)生單相接地時，非故障相的對地電壓將會迅速升高，視接地程度不同，最高可升至正常時對地電壓的倍，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)，形成兩點對地短路，如果短路電流達到開關所設定的跳閘電流，也會引起開關跳閘，同時伴隨對應線路故障相的失地信號消失。同變電站多點異相失地特征不明顯，發(fā)生此類故障時不好用以上的經(jīng)驗進行判斷，建議條件允許時通知繼電保護計算人員一起進行分析處理。

6 結語

近年來，公司非常重視電網(wǎng)優(yōu)質服務，在不斷提高電網(wǎng)硬件水平的同時，對電網(wǎng)供電可靠性的要求越來越高。更高標準對調度員專業(yè)技能和業(yè)務水平也會提出更高的要求，為適應這一形勢，我們要不斷鉆研新技術，會用新設備，讀懂新規(guī)程，對發(fā)生在身邊的每一個電網(wǎng)事故都要認真分析，不斷總結，積累經(jīng)驗，強化自身素質，提高調控水平，更好地為廣大用戶服務。

參考文獻

[1] 崔家佩，孟慶炎，陳永芳，熊炳耀.電力系統(tǒng)繼電保護與安全自動裝置整定計算[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.電力系統(tǒng)繼電保護實用技術問答（第二版）[M].北京：中國電力出版社，2000.