變電站10 kV母線出線故障分析及應對措施

劉 寶，劉紀東，盧 鶴，郭 翔，邵明燕

（國網山東省電力公司濟南供電公司，山東 濟南 250012）

·班組創新·

變電站10 kV母線出線故障分析及應對措施

劉 寶，劉紀東，盧 鶴，郭 翔，邵明燕

（國網山東省電力公司濟南供電公司，山東 濟南 250012）

某變電站10 kV I母線近期內發生了多起故障，TV爆裂。對故障發生的經過進行詳細介紹，結合負荷曲線、相電壓等參數和現場巡視深入分析故障發生的原因，認為在設備已經老化的線路上過重載運行、缺少母線消諧裝置、分界開關零序保護不具方向性是故障的主要原因。在此基礎上，提出針對性的應對措施，對減少配電線路故障的發生，提高配網運行可靠性和安全性具有重要作用。

故障；接地；斷線；電壓互感器；分界開關

0 引言

我國工業發展迅速，人民生活水平得到了巨大提高，電力的發展發揮了重要作用。但是，與遠距離大規模輸電上取得的成就相比，我國城市中低壓配網建設相對緩慢，中低壓配網的建設也沒有進行科學的規劃［1］。這也導致了許多事故的發生。對這些事故進行分析，排查事故發生的原因，提出相應的預防和解決措施，有著重要的意義。某變電站10 kV I母線在幾天內連續發生多起故障，包括單相接地故障、TV諧振現象等。已有一些關于10 kV電網可靠性的研究［2］，針對單相接地故障的研究很多［3-4］，關于 TV諧振的研究也不少［5-6］，但是兩者同時發生的情況并不多見。本文針對這一事故進行了詳細分析，并且給出了相應的解決辦法。

1 故障過程與特點

1.1 故障過程

2016年8月10日至14日，某變電站I母線多路10 kV出線連續發生故障，同時TV爆裂。

8月10日19∶52，該變電站10 kV I母線發生單相接地故障，經巡視發現10 kV洛平線1號桿東邊相斷線、10 kV洛化線終端桿中相避雷器絕緣擊穿。同時，10 kV洛山線60支5F號桿分界開關與10 kV洛粟線47支2支1號桿分界開關跳閘。

8月11日19∶32，該變電站10 kV I母線單相接地，經巡視發現10 kV洛平線付11號桿東邊相引流線斷線。同時，10 kV洛山線60支5F號桿、洛粟線31支1號桿、洛粟線47支2支1號桿分界開關跳閘。后該變電站報告，10 kV I母線TV頂部（C相）有裂紋，同時有漏膠現象。

8月14日17∶41，該變電站10 kV I母線B相接地，經巡視發現故障系10 kV洛粟線1號桿避雷器B相引流線搭導線包箍導致接地造成。同時，10 kV洛平線7支9號桿分界開關跳閘。

本次故障影響范圍較大，對客戶用電造成較大影響。

1.2 故障特點

故障線路系同一10 kV母線出線。

故障發生當日氣溫較高，故障發生在17∶00-20∶00之間，屬用電高峰時段，線路負荷較高，以10 kV洛平線8月10日負荷曲線為例，如圖1所示。

圖1 10 kV洛平線8月10日負荷曲線

故障特征為線路單相接地、斷線，且有兩次故障發生在線路1號桿；10 kV母線TV發生故障，有裂紋；線路故障的同時，伴隨多條非故障線路分界開關跳閘現象。

2 故障原因分析

2.1 8月10日故障原因分析

經調取系統數據，8月10日，故障發生時刻10 kV洛平線負載率為81%，該變電站I母線三相相電壓如圖2所示。這是一起典型的單相接地故障。故障原因應為當日氣溫高，用電負荷較大，同時線路長期運行，部分設備絕緣老化，導致8月10日19∶52，10 kV洛平線1號桿發生C相單相接地，接地電流較大，造成10 kV洛平線1號桿并勾線夾處斷線。C相單相接地發生的同時，A、B兩相相電壓升高至線電壓，10 kV洛化線終端桿B相避雷器絕緣老化，相電壓超過其耐壓值，導致絕緣擊穿。

2.2 8月11日故障原因分析

經調取系統數據，8月11日，故障發生時刻10 kV洛平線負載率為92%，該變電站I母線三相相電壓如圖3所示。從圖中可以看出，單相接地故障發生后，母線相電壓不穩定，呈波浪形上升或下降，部分時刻相電壓峰值超過線電壓峰值，相電壓谷值低于相電壓，但不為零，同時母線TV故障。該特征符合典型的TV諧振現象［7-9］。因此，10 kV洛平線付11號桿東邊相引流線斷線應為接地電流過大造成，TV爆裂應為諧振引起。

圖2 變電站I母線8月10日三相相電壓

圖3 變電站I母線8月11日三相相電壓

2.3 8月14日故障原因分析

經調取系統數據，8月14日，故障發生時刻10 kV洛粟線負載率為61%，該變電站I母線三相相電壓如圖4所示。從圖中可以看出，這是一起典型的單相接地故障。故障原因應為線路長期運行以及8月11日TV鐵磁諧振造成線路絕緣老化，造成10 kV洛粟線1號桿避雷器B相引流線對導線包箍放電導致接地。

圖4 變電站I母線8月14日三相相電壓

2.4 非故障線路分界開關跳閘原因分析

在三起10 kV線路故障發生的同時，同一母線上的多條非故障線路多處分界開關發生跳閘現象。經現場調研及系統數據查詢，跳閘原因應為10 kV線路出現單相接地、斷線故障后，線路零序電流較大，通過母線流向其他線路。而線路分界開關采用零序保護，且保護不具方向性，當保護定值設定不當時分界開關動作跳閘。

綜上所述，本次該變電站I母線出線故障主要原因：1）線路長期運行，部分設備絕緣老化，同時，夏季線路負荷較大，線路過重載運行，導致絕緣擊穿；2）母線消諧裝置欠缺，導致接地故障時發生TV諧振；3）分界開關零序保護不具方向性，同時保護定值設置不當導致分界開關誤跳發生。

此外，經系統查詢，用戶線路10 kV洛化線負荷波動較大，產生諧波對配網安全運行造成較大威脅。

3 應對措施

按配網運行規程要求，加強線路巡視維護，對于巡視過程中發現的缺陷及老化設備等及時上報檢修計劃，開展消缺工作；改善配電線路運行狀態，及時治理重過載線路；10 kV母線加裝可靠的TV消諧裝置［10］，防止諧振的發生；對線路分界開關保護定值設定進行排查，根據線路實際情況進行定值設定，提高保護動作的可靠性。具備條件的情況下，分界開關保護動作配備方向性；對于入網用戶進行審核，對于對線路具有嚴重危害的用戶審核其上網資質。

4 結語

配電是電能生產的最后一個環節，配電線路運行狀態和可靠性直接影響客戶用電體驗。由于在配電網設計過程中的不足，線路的日常巡視、運行狀態的監視、檢修，審核部分并網用戶上網資質等措施，對于等工作對提高配網運行可靠性具有重要作用，同時，消諧裝置的使用，以及針對線路負荷進行適當的調整也極為重要。因此，應加強該方面的工作，提高客戶用電體驗。

［1］程倩倩.城市中低壓配電網規劃的策略研究與應用［D］.長沙：湖南大學，2014.

［2］楊明.安吉縣10 kV配電網的供電可靠性評估與研究［D］.北京：華北電力大學，2012.

［3］施慎行，董新洲，周雙喜.單相接地故障行波分析［J］.電力系統自動化，2005，29（23）：29-32，53.

［4］梁睿，楊學君，薛雪，等.零序分布參數的單相接地故障精確定位研究［J］.電工技術學報，2015，30（12）：472-479.

［5］鄭世明.10 kV PT鐵磁諧振產生原因及預防措施探討［J］.機電信息，2013（15）：3-4.

［6］肖永卿，喬美林，張應海.110 kV線路斷線引發的諧振故障原因分析［J］.內蒙古電力技術，2006，24（3）：27-28.

［7］孟繁宏，李學山，張占勝.10 kV電力系統諧振過電壓的原因及抑制措施［J］.電氣化鐵道，2005，16（3）：22-25.

［8］余新江.10 kV 系統諧振事故分析［J］.機電信息，2014（33）：25-26.

［9］哈恒旭，杜正旺，周海全，等.配電網PT鐵磁諧振的機理分析［J］.電力科學與技術學報，2010，25（1）：60-66.

［10］周麗霞，尹忠東，鄭立.配網PT鐵磁諧振機理與抑制的試驗研究［J］.電工技術學報，2007，22（5）：153-158.

Analysis and M easures of the Outgoing Lines Faults of the 10kV Bus Bar

LIU Bao，LIU Jidong，LU He，GUO Xiang，SHAOMingyan
（State Grid Jinan Power Supply Company，Jinan 250012，China）

Several TV explosions have happened in a substation recently.This paperwill go over the events during these faults.Based on the recorded data of load curve，phase voltage and the records of the fault site，analysis is carried out to find out the causes.The conclusion is that the heavy load operation，the lack of harmonic reduction devices on themain bus and the nondirectional zero-sequence protection of the demarcation switch together contribute to cause these faults.This finding is of great significance to reduce the occurrence of faults and to improve the reliability of distribution network operation.

fault；ground；break；TV；demarcation switch

TM645

：A

：1007－9904（2017）08－0070－03

2017-03-20

劉寶（1987），男，工程師，從事配電運維檢修工作。