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      10 kV線路故障越級跳閘導(dǎo)致全線停運分析

      2024-12-31 00:00:00鄧永清郝凱華
      機(jī)電信息 2024年17期
      關(guān)鍵詞:過流變電站線路

      摘要:隨著電力用戶對供電質(zhì)量的要求不斷提高,現(xiàn)代配電網(wǎng)不斷迭代升級。目前,10 kV線路開關(guān)為滿足電網(wǎng)運行及用戶需求,已配置相應(yīng)保護(hù)裝置,以滿足智能配網(wǎng)的運行?,F(xiàn)通過分析線路故障導(dǎo)致10 kV線路故障跳閘的原因,以及10 kV線路開關(guān)保護(hù)動作與相應(yīng)變電站側(cè)主線開關(guān)保護(hù)動作配合邏輯,溯源上下級保護(hù)配合,找出導(dǎo)致越級跳閘的前因后果,保障電網(wǎng)安全可靠運行。

      關(guān)鍵詞:10 kV線路故障;配網(wǎng)保護(hù)配置;越級跳閘

      中圖分類號:TM726" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A" " 文章編號:1671-0797(2024)17-0057-04

      DOI:10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.17.014

      0" " 引言

      隨著現(xiàn)代配電網(wǎng)的發(fā)展,10 kV線路配置了各種相關(guān)保護(hù)。但10 kV配電網(wǎng)絡(luò)屬于低壓供電的范疇,形成相對比較復(fù)雜,隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,配電網(wǎng)絡(luò)及其供電系統(tǒng)呈現(xiàn)出極大的地區(qū)差異。目前,10 kV線路保護(hù)多為電力升級改造后新配置保護(hù),與變電站側(cè)10 kV線路出線保護(hù)配置裝置新舊不一,新舊設(shè)備迭代,難免出現(xiàn)相關(guān)裝置配合不同步的問題。動作于跳閘的繼電保護(hù),在技術(shù)上一般應(yīng)滿足四個基本要求,即可靠性(安全性和信賴性)、選擇性、速動性和靈敏性[1]。通過分析現(xiàn)實10 kV線路跳閘原由,確定其保護(hù)配置問題,配合整定相關(guān)電力元件的繼電保護(hù),能夠提高配電網(wǎng)運行的安全性、經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性。

      本文主要通過對10 kV大納線線路跳閘故障進(jìn)行查找分析,梳理導(dǎo)致本次事故的原由,以期為此后本線路的安全運行打下堅實的基礎(chǔ),為實際配網(wǎng)運行積累寶貴的經(jīng)驗,避免此類事故再次發(fā)生。

      1" " 故障介紹

      1.1" " 線路概況

      10 kV大納線屬于城區(qū)供用電線路,全線總長1.6 km,為架空電纜混合型供電線路,其主干線架空導(dǎo)線使用LGJ-185型鋼芯鋁絞線,主干線電纜型號為YJV22-3×300,主干線電纜鋪設(shè)長度約為789 m。故障前,全線受電變壓器15臺,其中公用變壓器2臺,總?cè)萘?00 kVA,用戶專用變壓器13臺,總?cè)萘? 955 kVA。據(jù)統(tǒng)計,線路常年日均負(fù)載率38.61%,2021年至今線路正常運行時最大電流163.3 A。

      1.2" " 故障情況

      2023-12-30T09:51,變電站自動監(jiān)控系統(tǒng)報警顯示10 kV大納線過流Ⅰ段保護(hù)動作跳閘,動作電流顯示缺失,重合閘未啟用,10 kV大納線全線失電;同時,線路配電自動化回傳信號顯示,10 kV大納線#8桿T接用戶開關(guān)過流Ⅰ段動作跳閘,動作電流值為6 219 A。10 kV大納線保護(hù)動作開關(guān)保護(hù)整定值如表1所示。

      2" " 故障過程

      2.1" " 故障查找及送電過程

      電力監(jiān)控信息系統(tǒng)傳回數(shù)據(jù)顯示,故障時10 kV大納線#8號桿T接用戶開關(guān)和大歐變電站10 kV大納線開關(guān)同時動作跳閘,可能存在越級跳閘,導(dǎo)致全線失電。10 kV大納線電纜占比大于30%,88%用電負(fù)荷為T接的工業(yè)負(fù)荷,依據(jù)電力行業(yè)電網(wǎng)系統(tǒng)運行規(guī)范以及當(dāng)?shù)剡\行經(jīng)驗,此線路電纜線路所占比例較大且工業(yè)負(fù)荷較重,不宜投入重合閘運行,故大歐變電站大納線開關(guān)未投重合閘。

      經(jīng)查詢,10 kV大納線最近一次巡視為2023年11月2日,巡視時未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷,全線線路及設(shè)備運行狀態(tài)良好。此次跳閘距離最近一次巡視約2個月,時間間隔不遠(yuǎn),推測因線路本身設(shè)備故障導(dǎo)致全線失電可能性較小。

      此線路供出專用變壓器為13臺,占比高達(dá)88%,工業(yè)負(fù)荷較多,用戶專用變壓器采用高供高計的電量采集模式,計量PT一次側(cè)直接接地以保證計量精準(zhǔn),若采用非故障段線路絕緣搖測方式分段查找故障點,則需要逐一斷開所有PT一次側(cè)直接接地的T接用戶變壓器,操作比較煩瑣,并且會大幅增加停電時間,嚴(yán)重影響居民生產(chǎn)生活用電,不利于工業(yè)生產(chǎn),造成巨大社會輿論壓力。因此,通過帶電巡視方式沿線路進(jìn)行巡視檢查,并基于用戶反饋報修95598系統(tǒng)以及線路用戶群眾信息進(jìn)行初步分析,結(jié)果未見異?,F(xiàn)象。電力監(jiān)控信息系統(tǒng)回傳顯示10 kV大納線#8桿T接用戶來搖科技有限公司開關(guān)跳閘,與變電站出線開關(guān)跳閘時間一致,經(jīng)研究,先隔離10 kV大納線#8桿T接來搖科技有限公司,全線試送一次。2023-12-

      30T11:51,變電站開關(guān)合閘試送成功,確認(rèn)故障點為10 kV大納線#8桿T接來搖科技有限公司支線。

      隨后,將10 kV大納線#8桿T接來搖科技有限公司進(jìn)線開關(guān)轉(zhuǎn)為冷備用,對10 kV大納線#8桿T接點至來搖科技有限公司進(jìn)線段進(jìn)行絕緣測試,絕緣搖測三相絕緣值平衡,如圖1所示,A、B、C三相均約為11.5 GΩ,從而判斷線路T接點至來搖科技有限公司進(jìn)線段線路及設(shè)備運行正常。因此,故障明確為10 kV大納線#8桿T接來搖科技有限公司自身原因?qū)е?0 kV大納線全線失電。

      2.2" " 故障點現(xiàn)場設(shè)備狀況

      10 kV大納線#8桿T接用戶為來搖科技有限公司,現(xiàn)場對客戶設(shè)備進(jìn)行檢查,眼到之處并未發(fā)現(xiàn)廠區(qū)電氣設(shè)備外型及外觀有電力故障,因?qū)儆谟脩糍Y產(chǎn),設(shè)備運行維護(hù)責(zé)任屬用戶范圍,遂告知用戶自行對自有接入公用電網(wǎng)專用設(shè)備使用相關(guān)檢測儀器進(jìn)行進(jìn)一步檢查。2024年1月1日,來搖科技有限公司負(fù)責(zé)人告知:檢測發(fā)現(xiàn)變壓器進(jìn)線穿墻套管內(nèi)漏水,導(dǎo)致導(dǎo)管內(nèi)一處電纜故障并致三相短路,已修葺完善并試驗合格,申請送電接入公用電網(wǎng)運行。故于當(dāng)日正常送電。

      3" " 故障原因分析及解決措施

      3.1" " 故障直接原因

      綜上,此次故障主要由10 kV大納線#8桿T接用戶來搖科技有限公司電纜故障引起。故障發(fā)生時,10 kV大納線#8桿T接用戶來搖科技有限公司支線開關(guān)與大歐變電站內(nèi)10 kV大納線開關(guān)同時跳閘,10 kV大納線#8桿T接用戶來搖科技有限公司支線開關(guān)配置三段式電流保護(hù),如果當(dāng)10 kV大納線#8桿T接用戶來搖科技有限公司支線故障時,T接支線開關(guān)動作于跳閘后立即隔離故障點,理論上并不會引起大歐變電站內(nèi)10 kV大納線開關(guān)跳閘,導(dǎo)致停電區(qū)域擴(kuò)大。

      3.2" " 故障間接原因

      經(jīng)查詢,大歐變電站內(nèi)10 kV大納線開關(guān)過流Ⅰ段保護(hù)定值為2 640 A,過流Ⅰ段整定時間為0 s。由于大歐變電站10 kV大納線開關(guān)保護(hù)裝置于2006年投入運行,比較老舊,保護(hù)跳閘動作電流裝置未記錄,無法顯示故障電流大小。于是查看變電站內(nèi)故障錄波裝置中大歐變電站1號主變高壓側(cè)101開關(guān)電流(10 kV大納線由大歐變電站1號主變供電)波形變化圖,如圖2所示。

      參照電流波形突變量對比,再加上故障時1號主變所接進(jìn)出線只有10 kV大納線故障,從而判斷出此時電流突變波動應(yīng)由10 kV大納線引起,其變化量應(yīng)為故障發(fā)生時的暫態(tài)電流。經(jīng)比對,變電站后臺電流數(shù)據(jù)采樣回傳值顯示當(dāng)時變電側(cè)故障電流值為6 357 A。

      如圖3所示,大歐變電站10 kV大納線開關(guān)過流Ⅰ段于0 ms啟動保護(hù),16 ms時開關(guān)動作跳閘切除故障線路。

      表2為故障發(fā)生時10 kV大納線#8桿T接用戶開關(guān)過流Ⅰ段動作信息表,啟動時間為0 s,動作電流為6 219 A。

      由10 kV大納線#8桿T接用戶開關(guān)與大歐變電站內(nèi)10 kV大納線開關(guān)過流Ⅰ段保護(hù)電流對比可知,電流差距不大,與變電站后臺電流數(shù)據(jù)采樣回傳故障電流值相吻合。

      如表3所示,大歐變電站內(nèi)10 kV大納線開關(guān)與10 kV大納線#8桿T接用戶開關(guān)同時啟動過流Ⅰ段保護(hù),并于16 ms返回動作成功信息,同時動作于跳開開關(guān)。

      3.3" " 故障原因

      10 kV大納線#8桿T接用戶故障為主要因素,又由于變電站開關(guān)與#8桿開關(guān)過流Ⅰ段時間均為0 s,當(dāng)故障沖擊電流較大且同時達(dá)到兩個開關(guān)保護(hù)動作跳閘閾值,兩套保護(hù)同時啟動,無法進(jìn)行級差配合,從而使得二者同時動作于跳閘,導(dǎo)致全線失電。

      3.4" " 解決措施

      由以上分析不難看出,兩個開關(guān)保護(hù)因同時達(dá)到啟動電流值,同時發(fā)出信號動作于跳閘。由于故障用戶與10 kV大納線#8桿T接,用戶距離變電站出線距離比較短,如圖4所示,保護(hù)設(shè)置定值不存在邏輯上的問題。故障點距離變電站出線開關(guān)側(cè)很近,短路阻抗較小,短路電流較大,當(dāng)近電源點及靠近變電站母線出線側(cè)發(fā)生故障時,故障電流較大,會導(dǎo)致變電站出線開關(guān)電流保護(hù)啟動,保護(hù)出口跳開故障線路。

      由于10 kV大納線#8桿T接用戶故障時所產(chǎn)生的故障電流過大,無法滿足10 kV大納線#8桿T接用戶開關(guān)跳開后,上一級變電站出線側(cè)開關(guān)不跳閘的邏輯,因此應(yīng)將此用戶改接至其他線路下火點進(jìn)行供電,以保證此類越級跳閘事故不再發(fā)生。

      此次故障主要起因為用戶設(shè)備故障,加之故障點靠近變電站母線出線側(cè)且故障沖擊電流過大,導(dǎo)致越級跳閘。為防止此類事故再次發(fā)生,可從以下幾個方面進(jìn)行防范:

      一是加強(qiáng)入網(wǎng)設(shè)備日常管理,特別是接入電網(wǎng)的專用變壓器用戶。專用設(shè)備用戶的資產(chǎn)屬于自身所有,當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)管理部門應(yīng)定期對用戶設(shè)備進(jìn)行巡查,引導(dǎo)用戶合理規(guī)范使用相關(guān)電力設(shè)施設(shè)備,嚴(yán)禁用戶私自增加超過批復(fù)的接入電網(wǎng)的用電負(fù)荷及設(shè)備,落實缺陷設(shè)備整改,保障用戶自身設(shè)備運行正常,使其合理使用自有設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn),防止過負(fù)荷運行及帶病運行,避免因用戶自身原因?qū)е氯€大面積失電情況的發(fā)生。

      二是要合理計算用戶接入電網(wǎng)設(shè)備相關(guān)變量,合理安排用戶接入公用線路T接下火點,確保用戶T接開關(guān)能先一級自動切除故障而不引起其他地方失電。

      三是積極升級改造相關(guān)電力設(shè)備,綜合后臺監(jiān)控傳輸數(shù)據(jù)分析,優(yōu)化微機(jī)后臺數(shù)據(jù)分析及邏輯,譬如本次已收到10 kV大納線#8桿T接用戶開關(guān)跳閘信息,且無其他故障反映信息,應(yīng)立即啟用重合閘功能或人工操控合閘一次,減少停電時長。

      四是除日常巡檢外,10 kV線路越級跳閘的防治還離不開技術(shù)監(jiān)管的支持,如基于數(shù)字跟蹤技術(shù),對電網(wǎng)系統(tǒng)實施跟蹤式管理。此外,加裝經(jīng)濟(jì)低耗的高壓絲具或分界負(fù)荷開關(guān)也有助于避免10 kV線路越級跳閘故障[2]。

      4" " 結(jié)束語

      目前接入配電網(wǎng)系統(tǒng)的用戶較為復(fù)雜,雖然在公用電網(wǎng)T接點下火處配置有保護(hù)的開關(guān)能有效攔截單一故障,但也會導(dǎo)致全線停電的狀況出現(xiàn)。電力系統(tǒng)供電中斷將使生產(chǎn)停頓、生活混亂,甚至危及人身和設(shè)備安全,給國民經(jīng)濟(jì)帶來嚴(yán)重?fù)p失[3]。10 kV線路在長期運行中,難免會發(fā)生越級跳閘的故障,應(yīng)對每一次跳閘故障查清原由,對癥下藥進(jìn)行整治和預(yù)防,以降低故障風(fēng)險,進(jìn)一步保障10 kV線路以及電網(wǎng)穩(wěn)定運行供電。

      [參考文獻(xiàn)]

      [1] 張保會,尹項根.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)[M].2版.北京:中國電力出版社,2010.

      [2] 孫金玉潔.淺談如何解決10 kV線路的越級跳閘問題[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2015(8):55.

      [3] 孟祥萍,高嬿.電力系統(tǒng)分析[M].2版.北京:高等教育出版社,2010.

      收稿日期:2024-04-16

      作者簡介:鄧永清(1994—),男,重慶人,電力工程師,研究方向:現(xiàn)代電力配電網(wǎng)運行。

      郝凱華(1991—),女,山東人,電力工程師,研究方向:現(xiàn)代電力配電網(wǎng)運行。

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