10 kV線路故障越級跳閘導致全線停運分析

摘要：隨著電力用戶對供電質量的要求不斷提高，現代配電網不斷迭代升級。目前，10 kV線路開關為滿足電網運行及用戶需求，已配置相應保護裝置，以滿足智能配網的運行。現通過分析線路故障導致10 kV線路故障跳閘的原因，以及10 kV線路開關保護動作與相應變電站側主線開關保護動作配合邏輯，溯源上下級保護配合，找出導致越級跳閘的前因后果，保障電網安全可靠運行。

關鍵詞：10 kV線路故障；配網保護配置；越級跳閘

中圖分類號：TM726" " 文獻標志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2024）17-0057-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.17.014

0" " 引言

隨著現代配電網的發展，10 kV線路配置了各種相關保護。但10 kV配電網絡屬于低壓供電的范疇，形成相對比較復雜，隨著社會經濟的發展，配電網絡及其供電系統呈現出極大的地區差異。目前，10 kV線路保護多為電力升級改造后新配置保護，與變電站側10 kV線路出線保護配置裝置新舊不一，新舊設備迭代，難免出現相關裝置配合不同步的問題。動作于跳閘的繼電保護，在技術上一般應滿足四個基本要求，即可靠性（安全性和信賴性）、選擇性、速動性和靈敏性[1]。通過分析現實10 kV線路跳閘原由，確定其保護配置問題，配合整定相關電力元件的繼電保護，能夠提高配電網運行的安全性、經濟性和穩定性。

本文主要通過對10 kV大納線線路跳閘故障進行查找分析，梳理導致本次事故的原由，以期為此后本線路的安全運行打下堅實的基礎，為實際配網運行積累寶貴的經驗，避免此類事故再次發生。

1" " 故障介紹

1.1" " 線路概況

10 kV大納線屬于城區供用電線路，全線總長1.6 km，為架空電纜混合型供電線路，其主干線架空導線使用LGJ-185型鋼芯鋁絞線，主干線電纜型號為YJV22-3×300，主干線電纜鋪設長度約為789 m。故障前，全線受電變壓器15臺，其中公用變壓器2臺，總容量900 kVA，用戶專用變壓器13臺，總容量5 955 kVA。據統計，線路常年日均負載率38.61%，2021年至今線路正常運行時最大電流163.3 A。

1.2" " 故障情況

2023-12-30T09：51，變電站自動監控系統報警顯示10 kV大納線過流Ⅰ段保護動作跳閘，動作電流顯示缺失，重合閘未啟用，10 kV大納線全線失電；同時，線路配電自動化回傳信號顯示，10 kV大納線#8桿T接用戶開關過流Ⅰ段動作跳閘，動作電流值為6 219 A。10 kV大納線保護動作開關保護整定值如表1所示。

2" " 故障過程

2.1" " 故障查找及送電過程

電力監控信息系統傳回數據顯示，故障時10 kV大納線#8號桿T接用戶開關和大歐變電站10 kV大納線開關同時動作跳閘，可能存在越級跳閘，導致全線失電。10 kV大納線電纜占比大于30%，88%用電負荷為T接的工業負荷，依據電力行業電網系統運行規范以及當地運行經驗，此線路電纜線路所占比例較大且工業負荷較重，不宜投入重合閘運行，故大歐變電站大納線開關未投重合閘。

經查詢，10 kV大納線最近一次巡視為2023年11月2日，巡視時未發現明顯缺陷，全線線路及設備運行狀態良好。此次跳閘距離最近一次巡視約2個月，時間間隔不遠，推測因線路本身設備故障導致全線失電可能性較小。

此線路供出專用變壓器為13臺，占比高達88%，工業負荷較多，用戶專用變壓器采用高供高計的電量采集模式，計量PT一次側直接接地以保證計量精準，若采用非故障段線路絕緣搖測方式分段查找故障點，則需要逐一斷開所有PT一次側直接接地的T接用戶變壓器，操作比較煩瑣，并且會大幅增加停電時間，嚴重影響居民生產生活用電，不利于工業生產，造成巨大社會輿論壓力。因此，通過帶電巡視方式沿線路進行巡視檢查，并基于用戶反饋報修95598系統以及線路用戶群眾信息進行初步分析，結果未見異?，F象。電力監控信息系統回傳顯示10 kV大納線#8桿T接用戶來搖科技有限公司開關跳閘，與變電站出線開關跳閘時間一致，經研究，先隔離10 kV大納線#8桿T接來搖科技有限公司，全線試送一次。2023-12-

30T11：51，變電站開關合閘試送成功，確認故障點為10 kV大納線#8桿T接來搖科技有限公司支線。

隨后，將10 kV大納線#8桿T接來搖科技有限公司進線開關轉為冷備用，對10 kV大納線#8桿T接點至來搖科技有限公司進線段進行絕緣測試，絕緣搖測三相絕緣值平衡，如圖1所示，A、B、C三相均約為11.5 GΩ，從而判斷線路T接點至來搖科技有限公司進線段線路及設備運行正常。因此，故障明確為10 kV大納線#8桿T接來搖科技有限公司自身原因導致10 kV大納線全線失電。

2.2" " 故障點現場設備狀況

10 kV大納線#8桿T接用戶為來搖科技有限公司，現場對客戶設備進行檢查，眼到之處并未發現廠區電氣設備外型及外觀有電力故障，因屬于用戶資產，設備運行維護責任屬用戶范圍，遂告知用戶自行對自有接入公用電網專用設備使用相關檢測儀器進行進一步檢查。2024年1月1日，來搖科技有限公司負責人告知：檢測發現變壓器進線穿墻套管內漏水，導致導管內一處電纜故障并致三相短路，已修葺完善并試驗合格，申請送電接入公用電網運行。故于當日正常送電。

3" " 故障原因分析及解決措施

3.1" " 故障直接原因

綜上，此次故障主要由10 kV大納線#8桿T接用戶來搖科技有限公司電纜故障引起。故障發生時，10 kV大納線#8桿T接用戶來搖科技有限公司支線開關與大歐變電站內10 kV大納線開關同時跳閘，10 kV大納線#8桿T接用戶來搖科技有限公司支線開關配置三段式電流保護，如果當10 kV大納線#8桿T接用戶來搖科技有限公司支線故障時，T接支線開關動作于跳閘后立即隔離故障點，理論上并不會引起大歐變電站內10 kV大納線開關跳閘，導致停電區域擴大。

3.2" " 故障間接原因

經查詢，大歐變電站內10 kV大納線開關過流Ⅰ段保護定值為2 640 A，過流Ⅰ段整定時間為0 s。由于大歐變電站10 kV大納線開關保護裝置于2006年投入運行，比較老舊，保護跳閘動作電流裝置未記錄，無法顯示故障電流大小。于是查看變電站內故障錄波裝置中大歐變電站1號主變高壓側101開關電流（10 kV大納線由大歐變電站1號主變供電）波形變化圖，如圖2所示。

參照電流波形突變量對比，再加上故障時1號主變所接進出線只有10 kV大納線故障，從而判斷出此時電流突變波動應由10 kV大納線引起，其變化量應為故障發生時的暫態電流。經比對，變電站后臺電流數據采樣回傳值顯示當時變電側故障電流值為6 357 A。

如圖3所示，大歐變電站10 kV大納線開關過流Ⅰ段于0 ms啟動保護，16 ms時開關動作跳閘切除故障線路。

表2為故障發生時10 kV大納線#8桿T接用戶開關過流Ⅰ段動作信息表，啟動時間為0 s，動作電流為6 219 A。

由10 kV大納線#8桿T接用戶開關與大歐變電站內10 kV大納線開關過流Ⅰ段保護電流對比可知，電流差距不大，與變電站后臺電流數據采樣回傳故障電流值相吻合。

如表3所示，大歐變電站內10 kV大納線開關與10 kV大納線#8桿T接用戶開關同時啟動過流Ⅰ段保護，并于16 ms返回動作成功信息，同時動作于跳開開關。

3.3" " 故障原因

10 kV大納線#8桿T接用戶故障為主要因素，又由于變電站開關與#8桿開關過流Ⅰ段時間均為0 s，當故障沖擊電流較大且同時達到兩個開關保護動作跳閘閾值，兩套保護同時啟動，無法進行級差配合，從而使得二者同時動作于跳閘，導致全線失電。

3.4" " 解決措施

由以上分析不難看出，兩個開關保護因同時達到啟動電流值，同時發出信號動作于跳閘。由于故障用戶與10 kV大納線#8桿T接，用戶距離變電站出線距離比較短，如圖4所示，保護設置定值不存在邏輯上的問題。故障點距離變電站出線開關側很近，短路阻抗較小，短路電流較大，當近電源點及靠近變電站母線出線側發生故障時，故障電流較大，會導致變電站出線開關電流保護啟動，保護出口跳開故障線路。

由于10 kV大納線#8桿T接用戶故障時所產生的故障電流過大，無法滿足10 kV大納線#8桿T接用戶開關跳開后，上一級變電站出線側開關不跳閘的邏輯，因此應將此用戶改接至其他線路下火點進行供電，以保證此類越級跳閘事故不再發生。

此次故障主要起因為用戶設備故障，加之故障點靠近變電站母線出線側且故障沖擊電流過大，導致越級跳閘。為防止此類事故再次發生，可從以下幾個方面進行防范：

一是加強入網設備日常管理，特別是接入電網的專用變壓器用戶。專用設備用戶的資產屬于自身所有，當地電網管理部門應定期對用戶設備進行巡查，引導用戶合理規范使用相關電力設施設備，嚴禁用戶私自增加超過批復的接入電網的用電負荷及設備，落實缺陷設備整改，保障用戶自身設備運行正常，使其合理使用自有設備進行生產，防止過負荷運行及帶病運行，避免因用戶自身原因導致全線大面積失電情況的發生。

二是要合理計算用戶接入電網設備相關變量，合理安排用戶接入公用線路T接下火點，確保用戶T接開關能先一級自動切除故障而不引起其他地方失電。

三是積極升級改造相關電力設備，綜合后臺監控傳輸數據分析，優化微機后臺數據分析及邏輯，譬如本次已收到10 kV大納線#8桿T接用戶開關跳閘信息，且無其他故障反映信息，應立即啟用重合閘功能或人工操控合閘一次，減少停電時長。

四是除日常巡檢外，10 kV線路越級跳閘的防治還離不開技術監管的支持，如基于數字跟蹤技術，對電網系統實施跟蹤式管理。此外，加裝經濟低耗的高壓絲具或分界負荷開關也有助于避免10 kV線路越級跳閘故障[2]。

4" " 結束語

目前接入配電網系統的用戶較為復雜，雖然在公用電網T接點下火處配置有保護的開關能有效攔截單一故障，但也會導致全線停電的狀況出現。電力系統供電中斷將使生產停頓、生活混亂，甚至危及人身和設備安全，給國民經濟帶來嚴重損失[3]。10 kV線路在長期運行中，難免會發生越級跳閘的故障，應對每一次跳閘故障查清原由，對癥下藥進行整治和預防，以降低故障風險，進一步保障10 kV線路以及電網穩定運行供電。

[參考文獻]

[1] 張保會，尹項根.電力系統繼電保護[M].2版.北京：中國電力出版社，2010.

[2] 孫金玉潔.淺談如何解決10 kV線路的越級跳閘問題[J].中國新技術新產品，2015（8）：55.

[3] 孟祥萍，高嬿.電力系統分析[M].2版.北京：高等教育出版社，2010.

收稿日期：2024-04-16

作者簡介：鄧永清（1994—），男，重慶人，電力工程師，研究方向：現代電力配電網運行。

郝凱華（1991—），女，山東人，電力工程師，研究方向：現代電力配電網運行。