配網同母多饋同跳故障多維度研究

摘要：配電網作為電力網的末端，直接與用戶相連，據統計，電力系統中80%以上的故障來自于配電網，而且多回線路同時跳閘影響范圍廣，對用戶用電體驗也有很大影響，這其中同母線饋線同時故障發生占有相當的比例。文章從饋線歷史故障情況、運行狀態以及預防性試驗等多維度分析研究此類故障的共同點，得出相應的配網運維策略。

關鍵詞：同母線饋線；消弧線圈；過電壓；絕緣；配電網

中圖分類號：TM755 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）30-0018-02

近年來，中國南方電網發生了多起同一變電站多條10kV饋線連續跳閘或電纜溝著火事件。據統計，同母多饋同跳故障點多為電纜附件等電纜線路絕緣薄弱處，同母多饋同跳故障對電纜線路的可靠運行有較大影響。自2011年1月1日至2012年12月31日，深圳電網共發生131起同一10kV母線出線相繼故障跳閘事件，其中，相應母線經消弧系統接地108起，占82.44%，數量相對較大；經小電阻接地23起，占17.56%。深圳電網經消弧系統接地變電站僅79座，占38.7%，數量相對較小；經小電阻接地變電站130座，占61.2%。由此可見，此類問題在經消弧系統接地系統中表現更為明顯。

1 同母線饋線同時故障影響因素分析

隨著系統的發展、電壓等級的升高以及線路的增長，單相接地故障電流也隨之增大，以致許多弧光接地故障電弧不能自動熄滅。當接地故障電流又不至于達到形成穩定電弧的程度，就可能出現電弧時燃時滅的不穩定狀態。這種間歇性電弧現象引起了電力網運行狀態的瞬息改變。因為接地時健全相電壓突然升高，而電弧熄滅時電壓又會降低，在兩個健全相電纜的對地電容和線路電感之間存在充放電過程，即在電容上的電場能量重新分配的過程中會出現電磁能量的振蕩，從而在健全相以及故障相中產生遍及全系統的、嚴重的暫態過電壓，即弧光接地過電壓。當發生間歇性弧光接地時，由于不穩定的間歇性電弧多次不斷的熄滅和重燃，在故障相和健全相的電感電容回路上會引起高頻振蕩過電壓，實測表明健全相的過電壓幅值最高可達3.5pu，通常在3pu以下。根據多次同母線故障案例調研和分析結果可知，同母多饋線相繼跳閘事故主要由以下兩方面原因造成：一是系統過電壓長時間存在；二是由于配電設備和線路處于“亞健康”狀態，自身存在絕緣薄弱點。

1.1 長時間過電壓

通常情況下，系統發生單相接地故障時，健全相電壓上升為線電壓。但是，在無功補償裝置的作用下，健全相電壓將進一步升高，甚至有可能達到2倍以上的相電壓水平。另外，系統在事故過程中出現的接地均屬于間歇性接地。因此，完全有可能導致間歇性弧光過電壓，從而在接地信號出現和消失時分別在健全相和故障相引起更嚴重的過電壓情況，其中健全相過電壓可高達3倍左右，而故障相過電壓也可達2倍左右。在故障線路切除的暫態過程中，由于電磁能量的振蕩，會引起暫態過電壓，最大過電壓水平可達到2倍以上。因此，在線路相繼發生故障、切除的過程中，會反復對非故障線路造成短時沖擊。上述過電壓情況的出現對系統絕緣造成了嚴重的沖擊，是造成絕緣擊穿，繼而導致相繼故障的主要原因。

1.2 配電設備和線路存在絕緣薄弱點

目前，行業規定對電纜的耐受工頻過電壓能力要求是承受22kV試驗電壓，即2.7倍的過電壓沖擊15min。因此，對于完好電纜線路來說，完全能夠承受事故中出現的過電壓沖擊。但是，對于舊損線路或存在絕緣薄弱點的線路來說，在事故過電壓的沖擊下，可能造成絕緣擊穿，從而導致單相接地故障發展為相間故障。

2 同母線饋線同時故障多維度分析

2.1 影響維度分析

根據以上對同母線饋線同時故障影響因素的分析，可以得出對深圳電網母線饋線同跳故障風險的影響維度，主要包括配電線路故障歷史情況和配電線路設備健康狀態。配電線路故障歷史情況反映線路過去承受過電壓沖擊情況，配電線路健康狀態體現配電線路是否存在薄弱點。

配電線路故障歷史情況部分包括同母線故障次數、同母線跳閘故障中饋線跳閘次數、饋線跳閘總次數、單饋線多次跳閘情況等維度。

同母線故障次數：每次同母線饋線同跳故障時，母線會承受幾分鐘甚至幾十分鐘的過電壓，對非接地故障相線路造成嚴重的沖擊。歷史同母線故障次數越多，對該母線饋線絕緣造成的沖擊影響越大。

同母線跳閘故障中饋線跳閘次數：饋線因過流保護動作后，大部分饋線將投重合閘，由于電磁能量的振蕩沖擊，會引起暫態過電壓，對非故障線路造成沖擊。

饋線跳閘總次數：饋線跳閘時有過電壓發生，對該母線段饋線絕緣造成沖擊。

單饋線多次跳閘情況：單饋線多次跳閘情況體現出該饋線的絕緣較薄弱，跳閘風險高，容易導致母線過電壓。

配電線路健康狀態部分包括線路屬性、高負荷饋線條數、母線投運年限（年）、存在于高風險電纜溝的饋線條數、電纜接頭個數等維度。

線路屬性：電纜線路在發生單相間歇性接地故障時易發生弧光過電壓，導致同母線跳閘故障。

高負荷饋線條數：饋線負荷高，故障電流大，導致弧光接地故障電弧不易自動熄滅。

存在于高風險電纜溝的饋線條數：高風險電纜溝內電纜絕緣水平相對較低。

電纜接頭個數：電纜接頭因施工質量等原因，是電纜線路的絕緣薄弱點，在同母線跳閘設備故障中占比例較高。

2.2 深圳電網同母線饋線同時故障多維度分析

根據2013年1月1日至2014年5月深圳電網10kV線路跳閘情況統計，從以上維度對深圳局26個消弧線圈接地系統變電站10kV饋線以母線為單位進行同母線故障風險分析。分析結果表明同母線故障高風險母線段7個，中風險母線段24個，低風險母線段51個。

3 配網運維策略建議

（1）配網調度考慮在高風險母線饋線故障時優先選切高風險饋線。

（2）加強對同母線故障高、中風險母線段饋線運維，結合電纜振蕩波試驗和環網柜局放測試的年計劃，對同母線故障高、中風險母線段饋線電纜和環網柜重點優先試驗。

參考文獻

[1] 蒙巖.系統電壓異常的表現形式分析與判斷處理[J].中國科技信息，2006，（5）.

[2] 唐大勘，惠民.10kV系統單相接地故障分析[J].電氣時代，2011，（6）.

作者簡介：白文慧（1986-），男，山西陽泉人，深圳供電局有限公司助理工程師，研究方向：配電運行。

摘要：配電網作為電力網的末端，直接與用戶相連，據統計，電力系統中80%以上的故障來自于配電網，而且多回線路同時跳閘影響范圍廣，對用戶用電體驗也有很大影響，這其中同母線饋線同時故障發生占有相當的比例。文章從饋線歷史故障情況、運行狀態以及預防性試驗等多維度分析研究此類故障的共同點，得出相應的配網運維策略。

關鍵詞：同母線饋線；消弧線圈；過電壓；絕緣；配電網

中圖分類號：TM755 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）30-0018-02

近年來，中國南方電網發生了多起同一變電站多條10kV饋線連續跳閘或電纜溝著火事件。據統計，同母多饋同跳故障點多為電纜附件等電纜線路絕緣薄弱處，同母多饋同跳故障對電纜線路的可靠運行有較大影響。自2011年1月1日至2012年12月31日，深圳電網共發生131起同一10kV母線出線相繼故障跳閘事件，其中，相應母線經消弧系統接地108起，占82.44%，數量相對較大；經小電阻接地23起，占17.56%。深圳電網經消弧系統接地變電站僅79座，占38.7%，數量相對較小；經小電阻接地變電站130座，占61.2%。由此可見，此類問題在經消弧系統接地系統中表現更為明顯。

1 同母線饋線同時故障影響因素分析

隨著系統的發展、電壓等級的升高以及線路的增長，單相接地故障電流也隨之增大，以致許多弧光接地故障電弧不能自動熄滅。當接地故障電流又不至于達到形成穩定電弧的程度，就可能出現電弧時燃時滅的不穩定狀態。這種間歇性電弧現象引起了電力網運行狀態的瞬息改變。因為接地時健全相電壓突然升高，而電弧熄滅時電壓又會降低，在兩個健全相電纜的對地電容和線路電感之間存在充放電過程，即在電容上的電場能量重新分配的過程中會出現電磁能量的振蕩，從而在健全相以及故障相中產生遍及全系統的、嚴重的暫態過電壓，即弧光接地過電壓。當發生間歇性弧光接地時，由于不穩定的間歇性電弧多次不斷的熄滅和重燃，在故障相和健全相的電感電容回路上會引起高頻振蕩過電壓，實測表明健全相的過電壓幅值最高可達3.5pu，通常在3pu以下。根據多次同母線故障案例調研和分析結果可知，同母多饋線相繼跳閘事故主要由以下兩方面原因造成：一是系統過電壓長時間存在；二是由于配電設備和線路處于“亞健康”狀態，自身存在絕緣薄弱點。

1.1 長時間過電壓

通常情況下，系統發生單相接地故障時，健全相電壓上升為線電壓。但是，在無功補償裝置的作用下，健全相電壓將進一步升高，甚至有可能達到2倍以上的相電壓水平。另外，系統在事故過程中出現的接地均屬于間歇性接地。因此，完全有可能導致間歇性弧光過電壓，從而在接地信號出現和消失時分別在健全相和故障相引起更嚴重的過電壓情況，其中健全相過電壓可高達3倍左右，而故障相過電壓也可達2倍左右。在故障線路切除的暫態過程中，由于電磁能量的振蕩，會引起暫態過電壓，最大過電壓水平可達到2倍以上。因此，在線路相繼發生故障、切除的過程中，會反復對非故障線路造成短時沖擊。上述過電壓情況的出現對系統絕緣造成了嚴重的沖擊，是造成絕緣擊穿，繼而導致相繼故障的主要原因。

1.2 配電設備和線路存在絕緣薄弱點

目前，行業規定對電纜的耐受工頻過電壓能力要求是承受22kV試驗電壓，即2.7倍的過電壓沖擊15min。因此，對于完好電纜線路來說，完全能夠承受事故中出現的過電壓沖擊。但是，對于舊損線路或存在絕緣薄弱點的線路來說，在事故過電壓的沖擊下，可能造成絕緣擊穿，從而導致單相接地故障發展為相間故障。

2 同母線饋線同時故障多維度分析

2.1 影響維度分析

根據以上對同母線饋線同時故障影響因素的分析，可以得出對深圳電網母線饋線同跳故障風險的影響維度，主要包括配電線路故障歷史情況和配電線路設備健康狀態。配電線路故障歷史情況反映線路過去承受過電壓沖擊情況，配電線路健康狀態體現配電線路是否存在薄弱點。

配電線路故障歷史情況部分包括同母線故障次數、同母線跳閘故障中饋線跳閘次數、饋線跳閘總次數、單饋線多次跳閘情況等維度。

同母線故障次數：每次同母線饋線同跳故障時，母線會承受幾分鐘甚至幾十分鐘的過電壓，對非接地故障相線路造成嚴重的沖擊。歷史同母線故障次數越多，對該母線饋線絕緣造成的沖擊影響越大。

同母線跳閘故障中饋線跳閘次數：饋線因過流保護動作后，大部分饋線將投重合閘，由于電磁能量的振蕩沖擊，會引起暫態過電壓，對非故障線路造成沖擊。

饋線跳閘總次數：饋線跳閘時有過電壓發生，對該母線段饋線絕緣造成沖擊。

單饋線多次跳閘情況：單饋線多次跳閘情況體現出該饋線的絕緣較薄弱，跳閘風險高，容易導致母線過電壓。

配電線路健康狀態部分包括線路屬性、高負荷饋線條數、母線投運年限（年）、存在于高風險電纜溝的饋線條數、電纜接頭個數等維度。

線路屬性：電纜線路在發生單相間歇性接地故障時易發生弧光過電壓，導致同母線跳閘故障。

高負荷饋線條數：饋線負荷高，故障電流大，導致弧光接地故障電弧不易自動熄滅。

存在于高風險電纜溝的饋線條數：高風險電纜溝內電纜絕緣水平相對較低。

電纜接頭個數：電纜接頭因施工質量等原因，是電纜線路的絕緣薄弱點，在同母線跳閘設備故障中占比例較高。

2.2 深圳電網同母線饋線同時故障多維度分析

根據2013年1月1日至2014年5月深圳電網10kV線路跳閘情況統計，從以上維度對深圳局26個消弧線圈接地系統變電站10kV饋線以母線為單位進行同母線故障風險分析。分析結果表明同母線故障高風險母線段7個，中風險母線段24個，低風險母線段51個。

3 配網運維策略建議

（1）配網調度考慮在高風險母線饋線故障時優先選切高風險饋線。

（2）加強對同母線故障高、中風險母線段饋線運維，結合電纜振蕩波試驗和環網柜局放測試的年計劃，對同母線故障高、中風險母線段饋線電纜和環網柜重點優先試驗。

參考文獻

[1] 蒙巖.系統電壓異常的表現形式分析與判斷處理[J].中國科技信息，2006，（5）.

[2] 唐大勘，惠民.10kV系統單相接地故障分析[J].電氣時代，2011，（6）.

作者簡介：白文慧（1986-），男，山西陽泉人，深圳供電局有限公司助理工程師，研究方向：配電運行。

摘要：配電網作為電力網的末端，直接與用戶相連，據統計，電力系統中80%以上的故障來自于配電網，而且多回線路同時跳閘影響范圍廣，對用戶用電體驗也有很大影響，這其中同母線饋線同時故障發生占有相當的比例。文章從饋線歷史故障情況、運行狀態以及預防性試驗等多維度分析研究此類故障的共同點，得出相應的配網運維策略。

關鍵詞：同母線饋線；消弧線圈；過電壓；絕緣；配電網

中圖分類號：TM755 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）30-0018-02

近年來，中國南方電網發生了多起同一變電站多條10kV饋線連續跳閘或電纜溝著火事件。據統計，同母多饋同跳故障點多為電纜附件等電纜線路絕緣薄弱處，同母多饋同跳故障對電纜線路的可靠運行有較大影響。自2011年1月1日至2012年12月31日，深圳電網共發生131起同一10kV母線出線相繼故障跳閘事件，其中，相應母線經消弧系統接地108起，占82.44%，數量相對較大；經小電阻接地23起，占17.56%。深圳電網經消弧系統接地變電站僅79座，占38.7%，數量相對較小；經小電阻接地變電站130座，占61.2%。由此可見，此類問題在經消弧系統接地系統中表現更為明顯。

1 同母線饋線同時故障影響因素分析

隨著系統的發展、電壓等級的升高以及線路的增長，單相接地故障電流也隨之增大，以致許多弧光接地故障電弧不能自動熄滅。當接地故障電流又不至于達到形成穩定電弧的程度，就可能出現電弧時燃時滅的不穩定狀態。這種間歇性電弧現象引起了電力網運行狀態的瞬息改變。因為接地時健全相電壓突然升高，而電弧熄滅時電壓又會降低，在兩個健全相電纜的對地電容和線路電感之間存在充放電過程，即在電容上的電場能量重新分配的過程中會出現電磁能量的振蕩，從而在健全相以及故障相中產生遍及全系統的、嚴重的暫態過電壓，即弧光接地過電壓。當發生間歇性弧光接地時，由于不穩定的間歇性電弧多次不斷的熄滅和重燃，在故障相和健全相的電感電容回路上會引起高頻振蕩過電壓，實測表明健全相的過電壓幅值最高可達3.5pu，通常在3pu以下。根據多次同母線故障案例調研和分析結果可知，同母多饋線相繼跳閘事故主要由以下兩方面原因造成：一是系統過電壓長時間存在；二是由于配電設備和線路處于“亞健康”狀態，自身存在絕緣薄弱點。

1.1 長時間過電壓

通常情況下，系統發生單相接地故障時，健全相電壓上升為線電壓。但是，在無功補償裝置的作用下，健全相電壓將進一步升高，甚至有可能達到2倍以上的相電壓水平。另外，系統在事故過程中出現的接地均屬于間歇性接地。因此，完全有可能導致間歇性弧光過電壓，從而在接地信號出現和消失時分別在健全相和故障相引起更嚴重的過電壓情況，其中健全相過電壓可高達3倍左右，而故障相過電壓也可達2倍左右。在故障線路切除的暫態過程中，由于電磁能量的振蕩，會引起暫態過電壓，最大過電壓水平可達到2倍以上。因此，在線路相繼發生故障、切除的過程中，會反復對非故障線路造成短時沖擊。上述過電壓情況的出現對系統絕緣造成了嚴重的沖擊，是造成絕緣擊穿，繼而導致相繼故障的主要原因。

1.2 配電設備和線路存在絕緣薄弱點

目前，行業規定對電纜的耐受工頻過電壓能力要求是承受22kV試驗電壓，即2.7倍的過電壓沖擊15min。因此，對于完好電纜線路來說，完全能夠承受事故中出現的過電壓沖擊。但是，對于舊損線路或存在絕緣薄弱點的線路來說，在事故過電壓的沖擊下，可能造成絕緣擊穿，從而導致單相接地故障發展為相間故障。

2 同母線饋線同時故障多維度分析

2.1 影響維度分析

根據以上對同母線饋線同時故障影響因素的分析，可以得出對深圳電網母線饋線同跳故障風險的影響維度，主要包括配電線路故障歷史情況和配電線路設備健康狀態。配電線路故障歷史情況反映線路過去承受過電壓沖擊情況，配電線路健康狀態體現配電線路是否存在薄弱點。

配電線路故障歷史情況部分包括同母線故障次數、同母線跳閘故障中饋線跳閘次數、饋線跳閘總次數、單饋線多次跳閘情況等維度。

同母線故障次數：每次同母線饋線同跳故障時，母線會承受幾分鐘甚至幾十分鐘的過電壓，對非接地故障相線路造成嚴重的沖擊。歷史同母線故障次數越多，對該母線饋線絕緣造成的沖擊影響越大。

同母線跳閘故障中饋線跳閘次數：饋線因過流保護動作后，大部分饋線將投重合閘，由于電磁能量的振蕩沖擊，會引起暫態過電壓，對非故障線路造成沖擊。

饋線跳閘總次數：饋線跳閘時有過電壓發生，對該母線段饋線絕緣造成沖擊。

單饋線多次跳閘情況：單饋線多次跳閘情況體現出該饋線的絕緣較薄弱，跳閘風險高，容易導致母線過電壓。

配電線路健康狀態部分包括線路屬性、高負荷饋線條數、母線投運年限（年）、存在于高風險電纜溝的饋線條數、電纜接頭個數等維度。

線路屬性：電纜線路在發生單相間歇性接地故障時易發生弧光過電壓，導致同母線跳閘故障。

高負荷饋線條數：饋線負荷高，故障電流大，導致弧光接地故障電弧不易自動熄滅。

存在于高風險電纜溝的饋線條數：高風險電纜溝內電纜絕緣水平相對較低。

電纜接頭個數：電纜接頭因施工質量等原因，是電纜線路的絕緣薄弱點，在同母線跳閘設備故障中占比例較高。

2.2 深圳電網同母線饋線同時故障多維度分析

根據2013年1月1日至2014年5月深圳電網10kV線路跳閘情況統計，從以上維度對深圳局26個消弧線圈接地系統變電站10kV饋線以母線為單位進行同母線故障風險分析。分析結果表明同母線故障高風險母線段7個，中風險母線段24個，低風險母線段51個。

3 配網運維策略建議

（1）配網調度考慮在高風險母線饋線故障時優先選切高風險饋線。

（2）加強對同母線故障高、中風險母線段饋線運維，結合電纜振蕩波試驗和環網柜局放測試的年計劃，對同母線故障高、中風險母線段饋線電纜和環網柜重點優先試驗。

參考文獻

[1] 蒙巖.系統電壓異常的表現形式分析與判斷處理[J].中國科技信息，2006，（5）.

[2] 唐大勘，惠民.10kV系統單相接地故障分析[J].電氣時代，2011，（6）.

作者簡介：白文慧（1986-），男，山西陽泉人，深圳供電局有限公司助理工程師，研究方向：配電運行。