趙俊超，趙 濤，韋 明

前言

我國10kV配電網(wǎng)大多為小電流接地系統(tǒng)，發(fā)生的故障主要是不對(duì)稱性故障，如單相接地、兩相短路和兩相接地短路。當(dāng)發(fā)生不對(duì)稱性故障時(shí)，系統(tǒng)三相電壓、電流會(huì)不平衡，保護(hù)裝置會(huì)發(fā)出告警信號(hào)或出口跳閘隔離故障，電力系統(tǒng)運(yùn)行值班人員也可根據(jù)不平衡現(xiàn)象進(jìn)行故障判斷，迅速隔離故障。當(dāng)發(fā)生對(duì)稱性故障時(shí)，由于故障未破壞系統(tǒng)的對(duì)稱性，對(duì)系統(tǒng)的電壓基本不產(chǎn)生影響，系統(tǒng)的電流會(huì)增大，達(dá)到過流保護(hù)整定值后過流保護(hù)動(dòng)作跳開故障線路。但若故障電流較小導(dǎo)致過流保護(hù)無法啟動(dòng)，此時(shí)運(yùn)行值班人員收到信息和數(shù)據(jù)較少，很容易給運(yùn)行值班人員判斷造成一定干擾，影響處置思路的正確性。

10kV配電線路三相接地就是典型的對(duì)稱性故障，雖然發(fā)生概率較低，但導(dǎo)致的后果比較嚴(yán)重。因此，抓住典型，分析原因，提出風(fēng)險(xiǎn)管控措施，積累調(diào)控一體化以后運(yùn)行值班的寶貴經(jīng)驗(yàn)，對(duì)保證配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行有積極意義。

1 10kV線路發(fā)生接地故障危害

10kV線路運(yùn)行過程中發(fā)生單相或相間故障的概率較大，發(fā)生三相接地故障的概率較小，但通常三相接地故障的危害性更大。無論何種類型的10kV線路接地故障，若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)、盡早隔離，無論何種類型的10kV線路接地故障將對(duì)人身、電網(wǎng)安全構(gòu)成較大威脅。主要有以上幾類危害:

（1）導(dǎo)線斷線落地引起的接地故障，如果線路未及時(shí)停運(yùn)隔離，很有可能危及過往行人、牲畜和車輛安全。

（2）通過接地故障點(diǎn)的巨大電流和所燃起的電弧使故障點(diǎn)的元件損壞。

（3）故障電流通過非故障設(shè)備時(shí)，會(huì)導(dǎo)致非故障設(shè)備發(fā)熱，破壞絕緣，導(dǎo)致其使用壽命縮短甚至損壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起可燃物燃燒發(fā)生火災(zāi)。

（4）配電線路接地會(huì)產(chǎn)生大量的對(duì)地放電現(xiàn)象，屬于一種直接的電能損耗，造成大量的能源浪費(fèi)，給供電企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)損失。

2 某10kV線路發(fā)生三相接地故障但過流保護(hù)未啟動(dòng)事件分析

2.1 簡(jiǎn)要經(jīng)過

某日18點(diǎn)左右，某地調(diào)度員監(jiān)視到某35kV變電站所供10kV甲線發(fā)過負(fù)荷告警信號(hào)，因恰逢當(dāng)日電網(wǎng)負(fù)荷晚高峰，居民生活用電負(fù)荷上升較快。35kV變電站10kV母線三相電壓平衡，調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)無其他可支撐告警信息，調(diào)度員初步判斷因居民生活用電負(fù)荷集中增大導(dǎo)致甲線負(fù)荷越限告警，于是通知線路運(yùn)維單位對(duì)10kV甲線大功率用戶錯(cuò)峰用電。但線路負(fù)荷無明顯降低，線路過負(fù)荷告警持續(xù)。次日，線路運(yùn)維人員發(fā)現(xiàn)10kV甲線#64塔G01斷路器后段線路有明顯故障點(diǎn):10kV供電支線#5桿發(fā)生倒桿，且兩相導(dǎo)線擔(dān)在橫擔(dān)上，一相導(dǎo)線擔(dān)在樹木上，倒塌的橫擔(dān)插入蓬松土堆中。隨即，斷開10kV甲線#64塔G01斷路器，隔離故障區(qū)段，10kV甲線負(fù)荷降低接近為0（10kV甲線負(fù)荷集中在#64塔G01斷路器后段）。

2.2 原因分析

查看10kV甲線故障當(dāng)日10kV母線電壓情況發(fā)現(xiàn)，故障發(fā)生時(shí)三相電壓均稍微降低，持續(xù)時(shí)間約1小時(shí)，但未出現(xiàn)三相電壓不平衡情況，調(diào)度監(jiān)控機(jī)無任何接地告警信號(hào)記錄，如圖1、圖2所示。

圖1 正常10kV母線電壓曲線圖

圖2 10kV甲線三相接地故障當(dāng)日10kV母線電壓曲線圖

查看10kV甲線歷史負(fù)荷情況發(fā)現(xiàn)，10kV甲線額定負(fù)荷電流230A，當(dāng)月最大負(fù)荷電流107A。當(dāng)日故障前負(fù)荷電流83A，故障后負(fù)荷電流279A，如圖3、圖4所示。

圖3 10kV甲線正常電流曲線圖

10kV甲線配置過流Ⅰ、Ⅱ段保護(hù)，TA變比為300:5，其中過流Ⅱ段保護(hù)定值為5.2A，換算為一次側(cè)電流值即312A。

圖4 10kV甲線三相接地故障當(dāng)日電流曲線圖

根據(jù)電壓、負(fù)荷電流變化，結(jié)合故障實(shí)際情況及保護(hù)配置，可以得出結(jié)論:10kV甲線因倒桿造成三相高阻接地故障，線路負(fù)荷電流由83A驟增為279A，而額定負(fù)荷電流為230A，10kV甲線過負(fù)荷告警，但未達(dá)到過流Ⅱ段保護(hù)出口定值312A。因此保護(hù)未動(dòng)作，邏輯正確。此外，10kV甲線三相接地故障后，并未破壞系統(tǒng)的對(duì)稱性，故而三相電壓未出現(xiàn)不平衡的情況。由于倒桿處導(dǎo)線是通過樹木及蓬松土堆接地，即非金屬性接地故障，當(dāng)線路發(fā)生非金屬性接地故障時(shí)，故障相電壓上降，但從故障點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)情況初步判斷接地電阻較大，所以電壓略為上降（5.9kV降至5.3kV）。當(dāng)日晚高峰過后，負(fù)荷減輕，電壓上升，基本又恢復(fù)至正常水平。

3 增設(shè)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)判據(jù)思路

10kV線路三相對(duì)稱故障存在故障電流低于過流保護(hù)出口定值的情況，此時(shí)容易被誤判為線路過負(fù)荷，不利于快速判別并及時(shí)隔離故障。通過電流曲線圖可以看出，線路發(fā)生三相對(duì)稱故障時(shí)電流急劇增加，電流變化率di/dt與歷史正常情況有明顯區(qū)別，可在調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置電流變化率異常告警信號(hào)，提醒調(diào)度員加以重視。

設(shè)定10kV斷路器告警信號(hào)“電流異?！保婢袆e邏輯為取斷路器實(shí)時(shí)電流變化率di/dt與電流變化率歷史平均值di/dt比較，若差值在20%內(nèi)，則判斷電流變化率正常，否則判斷電流變化率異常。如公式（1）所示，當(dāng)X大于20%時(shí)，自動(dòng)化系統(tǒng)推送該斷路器“電流異常”告警信號(hào)。為排除斷路器分、合閘導(dǎo)致電流變化率突變而誤發(fā)告警信號(hào)，可設(shè)置斷路器分閘后及合閘10秒內(nèi)閉鎖“電流異常”告警信號(hào)。

4 10kV線路三相接地故障處置思路

當(dāng)發(fā)生10kV配電線路三相接地故障時(shí)，故障一般會(huì)導(dǎo)致線路過流保護(hù)動(dòng)作跳閘，但存在如上文分析的10kV甲線雖發(fā)生三相接地故障卻未跳閘的特殊情況，此時(shí)調(diào)度員應(yīng)根據(jù)告警信號(hào)、負(fù)荷突變情況、運(yùn)行方式等現(xiàn)象綜合分析，準(zhǔn)確判明異常情況，采取正確思路隔離故障線路、發(fā)布故障信息，指揮運(yùn)維單位查找故障點(diǎn)，在查找過程中可以采取分段、分片、分支、分設(shè)備的“排除法”，具體方法如上:（1）充分發(fā)揮配搶指揮中心及服務(wù)調(diào)度聯(lián)動(dòng)機(jī)制，結(jié)合廣大用電客戶反饋的用電設(shè)備異常信息查找故障，減少運(yùn)行維護(hù)人員巡線時(shí)間。（2）組織運(yùn)行維護(hù)人員斷開線路前段或分支線開關(guān)后，對(duì)該線路進(jìn)行分段排查，如線路無異常則試送前段線路。（3）如前段線路試送正常則說明故障點(diǎn)在該段線路的后段或分支線，可采用相同的方法盡快找到故障點(diǎn)并消除。（4）如查找發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)在線路的中段，則可斷開該段線路前段、后段開關(guān)以隔離故障點(diǎn)，對(duì)前段線路送電，將后段線路轉(zhuǎn)供至其聯(lián)絡(luò)線送電，同時(shí)組織人員迅速搶修。（5）對(duì)電纜線路故障可采用先隔離，后逐個(gè)排除的方法進(jìn)行查找。

5 結(jié)束語

10kV配電線路接地故障不僅給供電企業(yè)造成損失，還會(huì)對(duì)社會(huì)的正常生產(chǎn)、生活產(chǎn)生嚴(yán)重影響，特別是三相接地對(duì)稱故障，其危害性大且不易于判斷。通過上述對(duì)10kV配電線路三相接地故障未跳閘事件原因及危害分析，探討其處置、管控措施，希望對(duì)配網(wǎng)調(diào)度工作有一定幫助。只有從不同環(huán)節(jié)、不同方面采取多渠道的管控措施，才能保障電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。