国网常德供电公司  钟著辉  刘志飞  袁文  吕后勇  李鹏

 

1    配网线路故障引起的跳闸事件分析

1.1   10kV线路跳闸事件

（1）2015年7月27日11:07分武陵变电站因陵叶线344 A相电缆头绝缘击穿，由间歇接地发展为持续性接地，11:14分在拉开344查找故障过程中，相继发生陵罗线332线路某处瓷瓶破裂、陵中线336某处避雷器爆炸、陵甘线346某处分支箱电缆中间头爆炸等系列设备故障事件。

（2）2015年4月3日19:04分，中区变因中金II回312某处分支箱电缆绝缘单相击穿，中区变I母接地，接地持续近1分钟后发展发相间故障，312保护跳闸；接地过电压同时激发中北线316某处隔离开关支柱瓷瓶、某处电缆头相继绝缘击穿，激发中政线318某处环网柜电缆绝缘单相击穿，3条线路同时刻跳闸。22:23分中北线316在接地故障未查明情况下，送电合闸再次接地，过电压将中落线332某处瓷瓶、中商线334某处环网柜电缆绝缘击穿，2线路跳闸。

（3）2015年12月9日13:59分，西郊变因西南线352电缆被施工机械损坏接地，西郊变10千伏II母B相接地，14:03分西南线352跳闸，接地故障激发西金线322、西大线328出线电缆中间头绝缘损坏击穿，2线路跳闸。

1.2 原因分析

（1）持续性接地产生过电压为事件起因。以上几起跳闸和设备损坏事件，均因持续性接地激发的过电压引起，故障发展过程明显，为瞬时性、间歇性接地→永久性接地→相间短路跳闸，故障发展符合接地故障发展规律，持续性接地原因都是网络中电缆发生永久绝缘损坏，不能靠消弧线圈熄弧解除接地。

（2）接地持续时间长，故障点隔离慢，是多条线路故障的主要原因。城区配网以电缆为主的供电网络中，电缆特别是电缆头、中间头、为网络绝缘薄弱处，在因操作、接地等引发的工频过电压、谐振过电压时，易导致损坏。如中区变从接地发生，到故障线路隔离持续了7分钟。因此加快发现接地故障线路并隔离，是防止故障扩大的主要手段。

（3）故障线路未查明原因，试送电是故障扩大的又一原因。电缆线路一旦发生接地，通常是永久性故障不能自行恢复，特别是当有线路保护动作跳闸后，故障已变成相间故障了，此时未明原因，贸然试送往往导致事件扩大。如中区变中北线接地未查明试送电，再次导致另2条线路故障跳闸。

2   消弧线圈及其作用局限

消弧线圈通过给接地点注入感性电流，中和容性电流，能加速故障点熄弧、防止电弧重燃、防止瞬时性接地发展为永久性接地。消弧线圈在工频状态下，仅对工频过电压有抑制作用。间歇性弧光接地通过故障点的电流为高频振荡电流，在高频振荡过渡过程中，由于消弧线圈和电网电容这两者频率特性相差悬殊，两者是不可能互相补偿或调谐的，消弧线圈并不能降低弧光接地产生的高频过电压。电缆为弱绝缘设备，在消弧线圈接地系统中，由于查找故障时间长，电缆长时间承受工频过电压易导致绝缘损坏，因此消弧线圈并不能解决所有接地过电压问题。

3   配网侧治理方案

3.1  加快故障点隔离速度

根据接地故障发展规律，接地故障持续5~10秒后就会变为永久性接地故障，系统已发生设备绝缘损坏，应尽快查明并隔离故障线路。对于纯电缆线路接地，未明原因前不得贸然试送电。

3.2   提高电缆头制作工艺

配网线路跳闸事件中，因电缆终端头、中间头故障占多数，电缆故障原因有外力破坏、产品质量和电缆头制作工艺不良等，其中电缆头制作工艺尤为重要。采取的措施有：（1）组建电缆头制作、质检专业队伍，将城区配网的电缆头制作业务进行集中管理,由合格的专业队伍负责施工；（2），专业质检员在现场全程旁站进行质量把关，及时发现、纠正工艺质量问题，防止工艺不合格电缆头投入使用；（3）严格按规程进行试验，新电缆投入使用前，应严格按交接试验规程进行试验，不得仅摇绝缘应投入使用。

3.3  加强线路运维检修

结合停电对配网线路避雷器、电缆进行检修和试验，对瓷瓶、金具等设备进行登杆检查、清灰，对线路进行清障，减少接地发生。

4   变电站治理方案

4.1  提高变电站小电流选线装置正确性措施

供电公司对线路接地故障，处理模式仍是传统的拉路、试送方式，直到找到接地线路，将其隔离通知查线，故障处置时间长。城区大部分变电站安装有小电流选线装置，长期以来对该装置的作用和运行情况没有足够重视，存在诸多问题。如部分装置没有与后台通信，仅传送硬接点接地信号，没有向监控发送具体的接地线路。有些变电站经多次改造，零序TA参数不一致或没接入选线装置等等。因此需对小电流选线装置进行治理，以提高选线准确性。

（1）完善消弧装置功能，实现消弧、选线一体化。由于消弧线圈的影响，专用选线装置不能与其做到很好配合，选线准确率得不到保证。国网公司要求配置消弧选线一体化装置，选线准确率在95%以上。近年城区不少变电站投运了具备选线功能的消弧装置，但没有应用其选线功能，应逐步进行完善、改造，取消专用选线装置，投入消弧装置选线功能。

（2）消弧线圈增加并联中电阻选线功能。消弧线圈增加并联中电阻选线，能显著增加零序电流，对高阻接地、金属接地选线准确率都能达100%。中电阻作为耗能元件，一定程度上也能降低接地时产生的过电压倍数，变电站应结合消弧线圈改造，增加并联中电阻选线方式。

（3）加强小电流选线装置、消弧控制装置的运维检修。将各站消弧、选线装置纳入状态检修、专业巡视计划，制定标准化检验规程和作业指导书，组织研发选线装置、消弧装置检验仪器，消除检修盲区。

4.2  小电流选线装置投入跳闸功能

不接地系统接地后不破坏三相电压对称性，传统上认为可继续运行2小时。但以电缆为主的配网线路，持续接地产生的过电压对电网设备绝缘性能影响较大，往往引发设备损坏事件。发生接地后，应尽快拉闸处理，人工拉闸处置时间长，往往在查找故障线路过程中，故障已经发展扩大了，得不偿失。应采用自动装置跳闸，可在已实现选线功能且选线准确率达到90%以上的变电站，投入接地选线的跳闸功能，自动、快速隔离故障，接线原理图如图1。

 

图1   小电流装置投入跳闸接线原理图

小电流跳闸采取延时跳闸→重合→延时再跳闸→闭重方式，或延时跳闸→闭重2种方式。跳闸回路与保护跳闸并接，跳闸时间根据出线性质分别整定不同延时。通常由于消弧线圈熄弧，瞬时性接地已由其解除，接地时间持续5秒以上接地多为永久性故障，不能自行解除，跳闸延时可设定在5~7秒左右，对于电缆架空线混合线路，采取第一种跳闸方式，跳闸后允许重合一次，线路保护重合后，如接地未解除，再次发生接地，经5~7秒延时后再次跳闸，因保护重合闸充电时间需10~15秒，此时尚未充满电，线路永久性跳闸不再重合。对于全电缆线路发生接地一般是永久性设备故障，采取第二种方式，保护退出重合闸功能，跳闸后不重合。

4.3  逐步采用小电阻接地系统

（1）小电阻接地特点。①快速切除单相接地故障，限制单相永久性故障、两相故障甚至三相故障发展，限制了系统内的过电压，降低了对设备绝缘的危害；②当接地电弧第一次自动熄灭后，健全相电压不升高或升幅较小，对设备绝缘等级要求较低，不会产生单相金属性接地工频过电压，降低了对设备绝缘的要求；③由于接地点对地电压很低，接地点周围的跨步电压也很低，减小了对接地点周围的行人产生的危害。其缺点是当系统发生单相故障时，无论是永久性还是瞬时性接地，均作用于跳闸，故线路跳闸次数较多，对用户正常供电产生一定影响。

（2）小电阻接地实现方式。小电阻接地通过装在母线上的△/Y变压器或转折型变压器中性点接入10~20欧小电阻，在接地发生后，接地相与非故障相通过中性点电阻产生一个阻性电流，接地后的零序电流为电容电流和阻性电流相量和。故接地零序电流较大，能保证保护跳闸灵敏度和准确性。目前10kV保护装置均具备零序保护跳闸功能，对保护装置无需改造，但因零序电流较不接地时增加很多，需安装或更换各出线的零序TA，在变电站侧可投入2段零序保护，对全电缆线路接地跳闸后不投重合闸。接地变和主变10kV侧需投入延时零序电流保护，作为线路后备。

改小电阻接地后，任何接地均会跳闸，线路跳闸次数增多，可采取以下措施进行弥补:①应用小电阻接地的变电站配电网络应全电缆化，或尽量提高电缆化程度，以减少瞬时性接地故障发生率；②变电站零序速断带小延时，定值可按本线路末端接时最大零序电流整定；③对其供电下级的各配网分支线路，具备条件的应投入零序电流速断保护，末端线路或分支线路接地跳闸后不投重合闸。

小电阻接地目前已在国内各大中城市得到了成熟应用，不存在技术难题。改造小电阻接地后，效果显著，杜绝因接地引发的群发故障，设备绝缘损坏事件大幅度减少。建议可在城区电缆化程度高的变电站开展试点应用。

5    结束语

     随着电网的发展，城区配电网供电线路电缆化程度越来越高，但由于接地过电压引发的电缆设备损坏事件也明显增多。减少配网过电压设备损坏工作，需运检、配电、调控、监控等多部门、多举措联动、各方重视和合作，方能收到实效。