变电站10 kV母线出线故障分析及应对措施

刘 宝，刘纪东，卢 鹤，郭 翔，邵明燕

（国网山东省电力公司济南供电公司，山东 济南 250012）

·班组创新·

变电站10 kV母线出线故障分析及应对措施

刘 宝，刘纪东，卢 鹤，郭 翔，邵明燕

（国网山东省电力公司济南供电公司，山东 济南 250012）

某变电站10 kV I母线近期内发生了多起故障，TV爆裂。对故障发生的经过进行详细介绍，结合负荷曲线、相电压等参数和现场巡视深入分析故障发生的原因，认为在设备已经老化的线路上过重载运行、缺少母线消谐装置、分界开关零序保护不具方向性是故障的主要原因。在此基础上，提出针对性的应对措施，对减少配电线路故障的发生，提高配网运行可靠性和安全性具有重要作用。

故障；接地；断线；电压互感器；分界开关

0 引言

我国工业发展迅速，人民生活水平得到了巨大提高，电力的发展发挥了重要作用。但是，与远距离大规模输电上取得的成就相比，我国城市中低压配网建设相对缓慢，中低压配网的建设也没有进行科学的规划［1］。这也导致了许多事故的发生。对这些事故进行分析，排查事故发生的原因，提出相应的预防和解决措施，有着重要的意义。某变电站10 kV I母线在几天内连续发生多起故障，包括单相接地故障、TV谐振现象等。已有一些关于10 kV电网可靠性的研究［2］，针对单相接地故障的研究很多［3-4］，关于 TV谐振的研究也不少［5-6］，但是两者同时发生的情况并不多见。本文针对这一事故进行了详细分析，并且给出了相应的解决办法。

1 故障过程与特点

1.1 故障过程

2016年8月10日至14日，某变电站I母线多路10 kV出线连续发生故障，同时TV爆裂。

8月10日19∶52，该变电站10 kV I母线发生单相接地故障，经巡视发现10 kV洛平线1号杆东边相断线、10 kV洛化线终端杆中相避雷器绝缘击穿。同时，10 kV洛山线60支5F号杆分界开关与10 kV洛粟线47支2支1号杆分界开关跳闸。

8月11日19∶32，该变电站10 kV I母线单相接地，经巡视发现10 kV洛平线付11号杆东边相引流线断线。同时，10 kV洛山线60支5F号杆、洛粟线31支1号杆、洛粟线47支2支1号杆分界开关跳闸。后该变电站报告，10 kV I母线TV顶部（C相）有裂纹，同时有漏胶现象。

8月14日17∶41，该变电站10 kV I母线B相接地，经巡视发现故障系10 kV洛粟线1号杆避雷器B相引流线搭导线包箍导致接地造成。同时，10 kV洛平线7支9号杆分界开关跳闸。

本次故障影响范围较大，对客户用电造成较大影响。

1.2 故障特点

故障线路系同一10 kV母线出线。

故障发生当日气温较高，故障发生在17∶00-20∶00之间，属用电高峰时段，线路负荷较高，以10 kV洛平线8月10日负荷曲线为例，如图1所示。

图1 10 kV洛平线8月10日负荷曲线

故障特征为线路单相接地、断线，且有两次故障发生在线路1号杆；10 kV母线TV发生故障，有裂纹；线路故障的同时，伴随多条非故障线路分界开关跳闸现象。

2 故障原因分析

2.1 8月10日故障原因分析

经调取系统数据，8月10日，故障发生时刻10 kV洛平线负载率为81%，该变电站I母线三相相电压如图2所示。这是一起典型的单相接地故障。故障原因应为当日气温高，用电负荷较大，同时线路长期运行，部分设备绝缘老化，导致8月10日19∶52，10 kV洛平线1号杆发生C相单相接地，接地电流较大，造成10 kV洛平线1号杆并勾线夹处断线。C相单相接地发生的同时，A、B两相相电压升高至线电压，10 kV洛化线终端杆B相避雷器绝缘老化，相电压超过其耐压值，导致绝缘击穿。

2.2 8月11日故障原因分析

经调取系统数据，8月11日，故障发生时刻10 kV洛平线负载率为92%，该变电站I母线三相相电压如图3所示。从图中可以看出，单相接地故障发生后，母线相电压不稳定，呈波浪形上升或下降，部分时刻相电压峰值超过线电压峰值，相电压谷值低于相电压，但不为零，同时母线TV故障。该特征符合典型的TV谐振现象［7-9］。因此，10 kV洛平线付11号杆东边相引流线断线应为接地电流过大造成，TV爆裂应为谐振引起。

图2 变电站I母线8月10日三相相电压

图3 变电站I母线8月11日三相相电压

2.3 8月14日故障原因分析

经调取系统数据，8月14日，故障发生时刻10 kV洛粟线负载率为61%，该变电站I母线三相相电压如图4所示。从图中可以看出，这是一起典型的单相接地故障。故障原因应为线路长期运行以及8月11日TV铁磁谐振造成线路绝缘老化，造成10 kV洛粟线1号杆避雷器B相引流线对导线包箍放电导致接地。

图4 变电站I母线8月14日三相相电压

2.4 非故障线路分界开关跳闸原因分析

在三起10 kV线路故障发生的同时，同一母线上的多条非故障线路多处分界开关发生跳闸现象。经现场调研及系统数据查询，跳闸原因应为10 kV线路出现单相接地、断线故障后，线路零序电流较大，通过母线流向其他线路。而线路分界开关采用零序保护，且保护不具方向性，当保护定值设定不当时分界开关动作跳闸。

综上所述，本次该变电站I母线出线故障主要原因：1）线路长期运行，部分设备绝缘老化，同时，夏季线路负荷较大，线路过重载运行，导致绝缘击穿；2）母线消谐装置欠缺，导致接地故障时发生TV谐振；3）分界开关零序保护不具方向性，同时保护定值设置不当导致分界开关误跳发生。

此外，经系统查询，用户线路10 kV洛化线负荷波动较大，产生谐波对配网安全运行造成较大威胁。

3 应对措施

按配网运行规程要求，加强线路巡视维护，对于巡视过程中发现的缺陷及老化设备等及时上报检修计划，开展消缺工作；改善配电线路运行状态，及时治理重过载线路；10 kV母线加装可靠的TV消谐装置［10］，防止谐振的发生；对线路分界开关保护定值设定进行排查，根据线路实际情况进行定值设定，提高保护动作的可靠性。具备条件的情况下，分界开关保护动作配备方向性；对于入网用户进行审核，对于对线路具有严重危害的用户审核其上网资质。

4 结语

配电是电能生产的最后一个环节，配电线路运行状态和可靠性直接影响客户用电体验。由于在配电网设计过程中的不足，线路的日常巡视、运行状态的监视、检修，审核部分并网用户上网资质等措施，对于等工作对提高配网运行可靠性具有重要作用，同时，消谐装置的使用，以及针对线路负荷进行适当的调整也极为重要。因此，应加强该方面的工作，提高客户用电体验。

［1］程倩倩.城市中低压配电网规划的策略研究与应用［D］.长沙：湖南大学，2014.

［2］杨明.安吉县10 kV配电网的供电可靠性评估与研究［D］.北京：华北电力大学，2012.

［3］施慎行，董新洲，周双喜.单相接地故障行波分析［J］.电力系统自动化，2005，29（23）：29-32，53.

［4］梁睿，杨学君，薛雪，等.零序分布参数的单相接地故障精确定位研究［J］.电工技术学报，2015，30（12）：472-479.

［5］郑世明.10 kV PT铁磁谐振产生原因及预防措施探讨［J］.机电信息，2013（15）：3-4.

［6］肖永卿，乔美林，张应海.110 kV线路断线引发的谐振故障原因分析［J］.内蒙古电力技术，2006，24（3）：27-28.

［7］孟繁宏，李学山，张占胜.10 kV电力系统谐振过电压的原因及抑制措施［J］.电气化铁道，2005，16（3）：22-25.

［8］余新江.10 kV 系统谐振事故分析［J］.机电信息，2014（33）：25-26.

［9］哈恒旭，杜正旺，周海全，等.配电网PT铁磁谐振的机理分析［J］.电力科学与技术学报，2010，25（1）：60-66.

［10］周丽霞，尹忠东，郑立.配网PT铁磁谐振机理与抑制的试验研究［J］.电工技术学报，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

刘宝（1987），男，工程师，从事配电运维检修工作。