摘 要:通過對(duì)一起10kV配電網(wǎng)合環(huán)倒電過程中出現(xiàn)的一系列線路故障跳閘事故,對(duì)環(huán)流產(chǎn)生原因、電纜故障原因進(jìn)行分析探討,提出一些建議,對(duì)配電網(wǎng)安全運(yùn)行具有一定意義。
關(guān)鍵詞:配電網(wǎng);合環(huán)倒電;電纜故障
為了解決供電“最后一公里”問題,近幾年配電網(wǎng)升級(jí)改造規(guī)模不斷加大。大規(guī)模的老舊設(shè)備更換、技術(shù)升級(jí)改造致使合環(huán)倒電使用的愈加頻繁。合環(huán)倒電可實(shí)現(xiàn)不停電轉(zhuǎn)移負(fù)荷,提高供電可靠性,消除以往閉環(huán)倒電時(shí)短時(shí)停電對(duì)用戶造成的不適感。但是合環(huán)時(shí)增大的電流,會(huì)對(duì)線路中絕緣薄弱點(diǎn)造成沖擊,極有可能引發(fā)單相接地甚至短路跳閘事故。
1 事故前運(yùn)行線路概況
圖1為公司所屬10kV線路,其正常運(yùn)行時(shí),10kV石七線與10kV復(fù)錦線開環(huán)運(yùn)行,10kV石七線廣山環(huán)網(wǎng)站101#開關(guān)作為聯(lián)絡(luò)開關(guān),處于冷備用狀態(tài)。如圖1所示。
4月27日、5月11日、5月12日3天,公司對(duì)10kV石七線環(huán)網(wǎng)站進(jìn)行配電自動(dòng)化改造。需改造的環(huán)網(wǎng)站母線改為檢修,環(huán)網(wǎng)站靠近石橋變側(cè)負(fù)荷仍由石七線供給,靠近復(fù)興變側(cè)負(fù)荷由復(fù)錦線供給。環(huán)網(wǎng)停役、復(fù)役時(shí),需要進(jìn)行合環(huán)倒電操作,改變或恢復(fù)負(fù)荷供給方式。3天內(nèi)兩條拉手線路6次合環(huán)電流的沖擊。
2 事故產(chǎn)生過程描述
2015年5月12日,10kV石七線中集環(huán)網(wǎng)站自動(dòng)化改造(開關(guān)增加3遙功能,無中壓線路工作)。中集環(huán)網(wǎng)站母線改為檢修,上級(jí)環(huán)網(wǎng)科達(dá)環(huán)網(wǎng)站111#開關(guān)改為檢修,下級(jí)錦都匯環(huán)網(wǎng)站101#開關(guān)改為檢修。科達(dá)環(huán)網(wǎng)站靠近石橋變側(cè)負(fù)荷仍由石七線供給,錦都匯環(huán)網(wǎng)站靠近復(fù)興變側(cè)負(fù)荷由復(fù)錦線供給。
施工完畢復(fù)役過程中,14:50分,運(yùn)行人員執(zhí)行“錦都匯環(huán)網(wǎng)站將中錦段101開關(guān)由冷備用改為運(yùn)行”操作任務(wù)后,10kV復(fù)錦129線與10kV石七126線合環(huán)運(yùn)行,此時(shí),石橋變II母、復(fù)興變I母B相同時(shí)接地。14:53分復(fù)錦129線過流三段跳閘,重合不成,同時(shí)石橋變II母、復(fù)興變I母B相接地消失。14:55分,運(yùn)行人員反映中錦段電纜分支箱爆炸,配調(diào)下令將錦都匯環(huán)網(wǎng)站將中錦段101開關(guān)改冷備用,中集環(huán)網(wǎng)站將中錦段111開關(guān)改冷備用。此時(shí)復(fù)錦129線與石七126線解環(huán)。15:40分,配調(diào)試送復(fù)錦線成功,母線短時(shí)接地后復(fù)錦129線過流一段跳閘。
事故查線得知14:50分復(fù)錦129線與石七126線合環(huán)運(yùn)行后,石七126線中集環(huán)網(wǎng)站與錦都匯環(huán)網(wǎng)站之間中錦段電纜分支箱B相肘型頭對(duì)地放電,進(jìn)而引發(fā)短路故障。錦都匯環(huán)網(wǎng)站將中錦段101開關(guān)改冷備用后,故障點(diǎn)被隔離。試送復(fù)錦線時(shí),復(fù)錦線一處電纜中間接頭絕緣擊穿,很快演變成相間短路。
3 事故原因分析
3.1 配電網(wǎng)合環(huán)倒電分析
配電網(wǎng)合環(huán)倒電,即通過操作柱上聯(lián)絡(luò)開關(guān)或者站所內(nèi)中置柜、環(huán)網(wǎng)柜開關(guān)的形式,實(shí)現(xiàn)線路之間負(fù)荷不停電轉(zhuǎn)供的過程。合環(huán)操作對(duì)電力用戶不會(huì)造成短時(shí)停電的影響,但常常產(chǎn)生較大的合環(huán)電流。原因主要有以下兩點(diǎn):(1)合環(huán)的兩條線路母線存在電壓差或者相位差。同一10kV母線的兩條出線之間合環(huán),產(chǎn)生的合環(huán)電流較小。對(duì)于跨220kV變電站片區(qū)配網(wǎng)合環(huán)操作,因受220kV線路潮流及各個(gè)主變參數(shù)影響,合環(huán)電流較大。(2)兩條母線對(duì)系統(tǒng)短路阻抗不同。即使兩條合環(huán)線路母線電壓數(shù)值相同,系統(tǒng)短路阻抗差異較大時(shí)也會(huì)產(chǎn)生很大合環(huán)電流。后經(jīng)查OPEN3000系統(tǒng),事故合環(huán)時(shí),10kV復(fù)錦線原先運(yùn)行電流54A,合環(huán)時(shí)增加至182A;10kV石七線原先運(yùn)行電流25A,合環(huán)時(shí)增加至279A。合環(huán)電流在出線斷路器保護(hù)定值范圍內(nèi),但顯然突變較為明顯。尤其是10kV石七線,合環(huán)電流較運(yùn)行電流激增近10倍??梢姾檄h(huán)倒電確為此次事故誘因。
3.2 電纜接頭故障分析
電纜中間接頭及終端頭始終為事故高發(fā)部位。由于電纜終端及中間接頭改變電纜原有結(jié)構(gòu),電場(chǎng)分布出現(xiàn)變化,如果電纜附件未能將端口附近電場(chǎng)分布加以改善,電場(chǎng)分布過于集中,就會(huì)對(duì)絕緣造成損傷,隨著運(yùn)行時(shí)間的增加,故障風(fēng)險(xiǎn)逐步增加。因而規(guī)范的接頭施工技術(shù)及合適的運(yùn)行條件是十分必要的。
觀察故障電纜分支箱接頭,發(fā)現(xiàn)各處雖有灼燒痕跡,但保存較完好,只有肘型頭應(yīng)力錐下方冷縮附件炸開。分析為電纜終端頭制作時(shí),外半導(dǎo)電層及銅屏蔽層未能按照要求長(zhǎng)度切削。肘型電纜附件應(yīng)力錐下部包裹外半導(dǎo)電層長(zhǎng)度不夠,銅屏蔽層未能包裹在應(yīng)力錐內(nèi)。銅屏蔽層一端未接地,致使應(yīng)力錐下部場(chǎng)強(qiáng)集中,產(chǎn)生電暈。如圖2所示。
通過簡(jiǎn)化模型,可以認(rèn)為銅屏蔽層上的感應(yīng)電壓為:U=■?鄢UN
C1線芯對(duì)未接地銅屏蔽層的電容;
C2未接地銅屏蔽處線芯對(duì)地電容。
由于感應(yīng)電壓的存在,長(zhǎng)時(shí)間的局放作用使得絕緣水平一再降低。最終導(dǎo)致故障發(fā)生。
而10kV復(fù)錦線故障中間接頭所處電纜井由于地勢(shì)低洼,且周圍存在較多小餐飲攤點(diǎn),井內(nèi)常年積蓄較多油污廢水,中間接頭浸泡其中,加速了絕緣老化、壽命衰減。
4 結(jié)論及建議
4.1 結(jié)論
此次合環(huán)倒電過程中出現(xiàn)的兩起跳閘事故,主要原因是電纜接頭處存在缺陷,運(yùn)行環(huán)境較為惡劣,隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng),絕緣層程度下降。半個(gè)月時(shí)間內(nèi)承受6次較大的合環(huán)電流沖擊,進(jìn)一步損傷了電纜接頭的絕緣性能,引發(fā)事故。
4.2 建議
4.2.1 電纜終端頭(中間接頭)的制作應(yīng)嚴(yán)格把控工藝。施工中存在不少人員憑經(jīng)驗(yàn)制作電纜終端頭(中間接頭)的情況,這是錯(cuò)誤的。應(yīng)對(duì)照說明書,嚴(yán)格把控電纜各層的切削尺寸、附件套裝位置,按照要求涂抹硅脂、切削倒角。注意施工細(xì)節(jié),不可在灰塵大濕度大的環(huán)境下施工,切削時(shí)不要損傷電纜絕緣層等。
4.2.2 加強(qiáng)巡視、重視缺陷處理。電纜中間接頭浸泡在污水中,電纜分支箱防火封堵不嚴(yán),地下潮氣進(jìn)入等問題并不屬于緊急缺陷,暫時(shí)不影響線路的安全運(yùn)行。但長(zhǎng)時(shí)間潮氣的侵蝕、污穢的腐蝕會(huì)逐步損傷絕緣,縮短電纜運(yùn)行年限。發(fā)現(xiàn)此類問題應(yīng)該及時(shí)處理,尤其電纜井內(nèi)抽水,更應(yīng)該常態(tài)化進(jìn)行,確保電纜運(yùn)行環(huán)境良好。
4.2.3 合理安排配網(wǎng)停電施工。將一條線路拆分成數(shù)段,連續(xù)多日對(duì)各段分別進(jìn)行施工。優(yōu)點(diǎn)是每日工作量較小且可控,單日停電面積及影響用戶數(shù)較少。缺點(diǎn)也較為明顯。首先每日的安全措施不同,有一定的安全隱患。其次每日停一個(gè)區(qū)段必然伴隨著倒電的發(fā)生。短時(shí)間內(nèi)多次的合環(huán)倒電,對(duì)開關(guān)類設(shè)備的機(jī)械壽命有所影響、合環(huán)電流的沖擊對(duì)設(shè)備絕緣以及線路上的薄弱點(diǎn)都是不小的沖擊。既然工程已經(jīng)立項(xiàng),停電施工不可避免,最好在最短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行更多的工作。
4.2.4 優(yōu)選合環(huán)線路及合環(huán)點(diǎn)。文章中敘述的連續(xù)兩起故障,雖然合環(huán)電流過大只是誘因,但依然具有警示意義。涉及合環(huán)倒電,應(yīng)考慮兩條合環(huán)線路母線電壓差值及對(duì)系統(tǒng)的短路阻抗,在保證躲過出線斷路器保護(hù)定值的情況下,還應(yīng)考慮合環(huán)電流是否會(huì)對(duì)饋線上設(shè)備絕緣及壽命造成影響。
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作者簡(jiǎn)介:石林(1990,03-),男,漢族,江蘇徐州,本科學(xué)歷,助工,國(guó)網(wǎng)徐州供電公司配電運(yùn)檢室配電運(yùn)檢工。