35 kV线路典型电压异常分析与故障判断

赵艳龙， 李勤超， 周立中， 谷剑峰

(国网湖州电力调度控制中心安吉分中心， 浙江 安吉 313300)

35kV线路典型电压异常分析与故障判断

赵艳龙， 李勤超， 周立中， 谷剑峰

(国网湖州电力调度控制中心安吉分中心， 浙江 安吉 313300)

研究指出了35 kV线路典型故障时的电压异常情况，包括线路接地、线路断线、母线PT熔丝熔断、线路谐振等，通过理论分析给出了各种情况下的判断方法，并利用实例验证了判断方法的实用性，为调控员判断分析故障提供理论依据.

小电流接地系统； 电压异常； 线路断线； 单相接地； 谐振

0 引 言

电压监视是调控运行人员对变电站设备运行状态进行监视的一项重要的工作.随着电网规模的不断扩大，新技术新设备的不断应用，电网可靠性越来越高，但同时电网因各种原因引起的电网异常也越来越复杂.而大部分设备异常最直观的展现就是电网电压发生异常，因此要求调控员在发生电压异常时能够及时地分析判断出相应的故障类型，及时进行处理，防止设备长时间地故障运行，造成更大的事故.

35 kV线路作为配网系统的重要组成部分，目前主要采用的是小电流接地系统，包括中性点不接地系统和经消弧线圈接地系统.对于小电流接地系统，常见的故障类型有：二相短路、三相短路、两相不同地点接地短路、单相接地、线路断线、PT熔丝熔断、线路谐振等.其中，对于短路故障，线路一般的表现形式为直接发生保护动作、开关跳闸；对于其他类别的故障，目前线路并没有直接的保护形式，一般的表现形式为线路电压异常，发生三相电压不平衡现象.

基于此，有必要对35 kV线路发生的典型电压异常情况进行分析，找出各种故障情况下电压异常的表现形式，方便调控员明确区分故障类型，在发生电压异常故障时作出正确判断，及时通知运维检修人员处理故障，减少故障对电网设备的损坏.本文根据本地区35 kV线路的实际运行情况，分析发生线路接地、线路断线、母线PT熔丝熔断、线路谐振等故障情况下电压异常情况，同时利用近期发生的一起故障实例，验证故障判断方法，为调控员在发生35 kV线路电压异常时提供判断依据.

1 典型线路故障电压异常分析

目前，35 kV线路典型的接线形式为单电源单回路供电，上级电源一般为110 kV变电站，某些220 kV变电站也设有35 kV线路出线.本文基于本地区实际情况，主要讨论上级电源为110 kV变电站35 kV线路发生故障时的电压异常，其一次电气接线如图1所示.

1.1线路接地

线路接地是目前35 kV线路中常见的故障，主要原是因天气恶劣、外力损坏等情况所导致的线路设备发生接地故障.据统计，2015年本地区35 kV线路故障中，接地故障占65%.当35 kV线路发生两相或三相接地时会出现短路故障，从而引起保护动作、开关跳闸，造成电压直接消失等情况.

下面重点分析35 kV线路发生单相接地时的电压异常情况.在实际运行中单相接地故障又分为金属性单相接地和非金属性单相接地.

1.1.1 金属性单相接地

此时两个变电站电压监控界面的表现特征为：110 kV变电站P和35 kV变电站Z的35 kV母线A相电压同时接近零(实际中金属性接地也存在一定的微小接地阻抗，因此一般接地相电压不为零)，而B、C两相的同时相电压接近线电压值，35 kV母线线电压变化不明显.当B相或C相发生金属性接地时，其原理同A相接地特征.

1.1.2 非金属性单相接地

此时两个变电站电压监控界面的表现特征为：110 kV变电站P和35 kV变电站Z的35 kV母线A相电压同时变小(其值介于0至相电压之间)，而B、C相电压同时变大(其值介于相电压与线电压之间)，35 kV母线线电压变化不明显.当B相或C相发生非金属性接地时，其原理同A相接地特征.

1.2线路断线

随着电网设备的不断升级改造，线路断线故障较难发生.但正是因为此故障发生概率较低，因此部分年轻调控员在运行值班中碰见类似的故障时难以发现问题所在，为此有必要对线路断线故障进行分析.

线路断线故障有单相、两相、三相断线，其中三相断线时受电侧变电站直接停电，类似于线路跳闸，同时线路断线时有可能导致线路跌落地面发生接地故障.本文仅讨论单相、两相断线且不接地时电压异常情况.

1.2.1 单相断线

当35 kV线路A相中k点发生断线时，此时35 kV系统断线如图4所示.

1.2.2 两相断线

1.3母线PT熔丝熔断

母线PT熔丝熔断也是35 kV线路电压异常的典型故障之一，其又分为高压熔丝熔断和低压熔丝熔断.母线PT熔丝熔断时，电压异常现象仅存在一个变电站，即当110 kV变电站P母线PT发生熔丝熔断故障时，110 kV变电站P侧35 kV电压发生异常，而35 kV变电站Z侧35 kV电压运行正常.以此可以作为区分母线PT熔丝熔断故障与线路接地、线路断线、线路谐振的不同之处.下面以110 kV变电站P侧35 kV母线PT发生熔丝熔断为例进行分析.

1.3.1 高压熔丝熔断

如图1中，当110 kV变电站P侧35 kV母线PT高压熔丝FU1的A相发生熔断后，此时A相电压互感器中没有励磁电源，因而二次侧也就没有感应电动势，在理想状态下，此时PT显示A相电压为零，B、C两相电压保持不变；但由于互感器结构的原因，B、C两相一次侧将对A相二次侧产生影响，致使A相读数不为零.因此在实际运行过程中，当高压侧A相熔丝发生熔断后，电压异常特征显示为：A相电压值大幅度减小但不为零，B、C两相电压不变.

1.3.2 低压熔丝熔断

如图1中，当110 kV变电站P侧35 kV母线PT低压熔丝FU2的A相发生熔断后，此时PT的A相二次侧处于断开状态，没有感应电流流过.因此，当低压侧A相熔丝熔断后，电压异常特征表现为：A相电压为零，B、C两相电压不变.

1.4线路谐振

线路谐振主要是由于系统运行参数达到谐振条件时发生的电压不平衡性现象，一般情况下有两种：一种是基波谐振，此时一相或两相电压(等值)降低(不为0)，另外两相电压(等值)或一相电压升高，可能大于线电压，但不超过线电压3倍，线电压保持不变；另一种为高频谐振或者分频谐振，此时三相电压同时升高，可能大于线电压，但都不超过线电压3～3.5倍[4].发生线路谐振时，110 kV变电站P侧与35 kV变电站Z侧电压将同时出现异常，且异常情况基本相同.

对于线路谐振现象最直接的判断方法是：改变系统运行参数，如调整变电站P侧或变电站Z侧变压器分接头位置、投/退电容器、拉开空载充电线路等方式，若此时电压不平衡现象消失，则可判断为发生了线路谐振.

2 案例分析

2016年某日，当值调控员在运行值班时发现监控系统发出电压异常告警，通过查看调度自动化系统，发现此时故障现象为：110 kV变电站P侧35 kV母线发出接地告警信号，A相电压25.65 kV，B相电压18.96 kV，C相电压19.10 kV，3U0为0.59 kV；35 kV变电站Z侧35 kV母线A相电压2.89 kV，B相电压19.26 kV，C相电压19.38 kV，3U0为27.26 kV.

当值调控员在查看故障信息后，结合本文以上分析，作出了以下初步判断：110 kV变电站P与35 kV变电站Z之间的35 kV线路发生A相断线故障，并及时通知运维检修部门进行线路巡视.经过现场巡线，线路部门在该线路#12塔处发现A相跳档线发生断裂，线路部门及时处理故障后，经110 kV变电站P侧试送，电压恢复正常，而后恢复正常运行方式.

3 结 论

本文根据地区线路运行实际状况，分析了35 kV线路发生典型故障时电压的异常情况，包括线路单相接地、线路单相断线、线路两相断线、母线PT高压侧熔丝熔断、母线PT低压侧熔丝熔断、线路谐振等故障情况下电压异常情况，通过理论分析，给出了电压异常时判断故障的方法.最后利用一起故障实例，验证了理论分析的实用性，为调控员运行值班提供理论参考，当35 kV线路电压发生异常时，能够及时正确地处理，缩短事故发生时间，降低事故对设备的损伤率，提高电网运行可靠性.

[1] 于永源，杨绮雯.电力系统分析[M].北京：中国电力出版社，2009.

[2] 林春清，李春平，郭兆成，等.负荷线路断线引起消弧线圈接地系统过电压的分析与判别[J].电网技术，2012，36(9)：275-280.

[3] 王庆华. 配电线路断线故障的分析[J].广西水利水电，2011(6)：57-60.

[4] 余水忠，潘兰.小电流接地系统的非短路故障分析[J].电力系统保护与控制，2009，37(20)：74-78.

AbnormalVoltageAnalysisandFaultDiagnosisof35kVLine

ZHAO Yanlong, LI Qinchao, ZHOU Lizhong, GU Jianfeng

(Anji Sub Center of State Grid Huzhou Electric Power Dispatching Control Center, Anji 313300, China)

It is necessary to analyze all kinds of abnormal situations, so as to be able to judge the faults correctly. This paper points out the abnormal voltage situation of 35kV line which includes line grounding, line break, bus fuse fusing of PT, line resonance and so on. Based on the theoretical analysis, the method of problem detecting is given. An example is given to verify the practicability of the method. It provides a theoretical basis for dispatchers to find and analyze fault.

small current grounding system; abnormal voltage; line break; single phase grounding; resonance

2016-10-12

赵艳龙，工程师，硕士，研究方向：电网调控运行与管理.E-mial：zylong1985@163.com

TM713

A

1009-1734(2017)08-0050-05

[责任编辑吴志慧]