论文部分内容阅读
摘要：电力调度员怎样根据继电保护跳闸信号，迅速准确地判断故障类型，查找并及时隔离故障点，尽快恢复用户供电，是电力调度工作者长期关注的重点。文章结合电力调度工作经历介绍了沿海县城10kV配电网短路故障的类型、产生原因及故障信号的分析与处理，希望可以对调度员处理10kV线路短路故障有一定的帮助。
关键词：10kV配网；短路故障；故障分析；故障处理；故障信号；电力系统 文献标识码：A
中图分类号：TM73 文章编号：1009-2374（2016）30-0146-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.071
连江县地处东南沿海，天气多变，而且地区10kV配网线路供电半径较长，线路走廊情况复杂，有时因台风暴雨等天气原因，有时因树碰电线、车撞电杆等人为因素，有时因用户设备故障、绝缘子损坏等设备原因导致10kV线路跳闸故障频发。
电力调度员怎样根据继电保护跳闸信号，迅速准确地判断故障类型，查找并及时隔离故障点，尽快恢复用户供电，是电力调度工作者长期关注的重点。通过长期的观察记录，我们在判断配网线路故障方面积累了一些有益的经验。
1 配网短路故障类型
1.1 小接地系统
我们地区10kV电网采用的是小接地系统，从故障相别来分有三种类型，即两相短路、三相短路、两相接地短路。
1.1.1 两相短路故障。这是短路故障中最常见的类型，是指三相配电系统中任意两相导体间的短路，相对故障电流较小。
1.1.2 三相短路故障。是指三相配电系统中三相导体间短路，相对故障电流较大。
1.1.3 两相接地短路故障。相对少见，是指在统一系统中任意两相同时发生单相接地而导致的短路。
1.2 从故障持续时间来分类
从故障持续时间来分有两种类型，即瞬时性短路故障（重合闸保护动作成功）、永久性短路故障（重合闸保护动作不成功）。
1.3 从故障原因来分类
从故障原因来分有两种类型，即金属性短路故障、非金属性短路故障。
2 配网短路故障原因
2.1 天气原因
比如台风、雷雨、洪水，同时引发多种类型的短路故障，造成大面积停电。
2.2 人为原因
汽车撞倒电杆，勾机挖断电缆，村民砍树碰到电线。
2.3 动植物造成短路
鸟在电杆上筑巢，猫跑到配电上，毛竹接近线路导致线路放电等。
2.4 设备缺陷造成故障
用户变压器烧毁，绝缘子损坏，跌落式熔断器熔断引起相间弧光短路，线路过载引起隔离开关线夹损坏造成相间短路，线路弧垂太大遇大风时引起短路。
2.5 线路负荷过大
超过线路限荷值，虽然没有短路，也会造成线路开关跳闸。
3 短路故障信号分析
目前连江县10kV电网配置的跳闸保护为过流保护，保护类型全部采用微机三段式过流保护，按福建省10kV配网整定指导意见，一般来说：
3.1 过流Ⅰ段
考虑故障电流比较大时，快速隔离故障，主要按以下两个原则整定：（1）按变压器低压出线大电流闭锁重合闸定值，不大于本站5倍变压器低压额定容量整定；（2）本保护应躲过本线路末端（或T接线路末端）最大三相短路电流整定。
如果有独立的大电流闭锁重合闸定值（比如RCS-9611C、PSL-641、NSR612RF、ISA-351F等型号的保护装置），则过流Ⅰ段定值按大方式下躲10kV线路末端故障电流整定，一般保护范围在线路60%以内，最长可以达到80%；如果大电流闭锁重合闸定值和过流Ⅰ段定值为同一个定值（比如CSC-211、WXH-822C、iPACS-5711等型号的保护装置），则过流Ⅰ段定值按不大于本站5倍变压器低压额定容量整定，保护范围一般在线路前端1公里内。
3.2 过流Ⅱ段
按TA一次额定值与可能出现的最大负荷电流的3～8倍整定，同时考虑对全线故障有1.5倍的灵敏度，一般保护线路全长，跳闸时间比过流Ⅰ段大一个级差。
3.3 过流Ⅲ段
作为线路的后备保护，按躲过线路限荷值整定，如果发生跳闸，可能是因为线路负荷增高超过线路限荷、线路末端的用户设备内部故障或者线路非金属性故障引起，跳闸时间比过流Ⅱ段大一个级差。
3.4 过流后加速
用于线路开关重合闸或手合于永久性故障时，加速跳开开关，一般定值考虑小方式下对线路全线故障有1倍灵敏度并躲过线路启动时产生的励磁涌流，跳闸时间为0.1～0.2s。
4 短路故障信号判断与处理
不管线路出现的故障是瞬时故障还是永久性故障，断路器重合闸成功与否，都必须对故障线路进行巡线，查找故障点，能否正确判断故障范围，是快速隔离故障、恢复供电的关键。
调度员应熟悉继电保护定值单上各个定值的含义和投退情况，当开关发生跳闸时，才有可能对信号做出正确解读。
第一，应了解开关位置，在断开还是合上，重合闸是否动作，重合闸后加速是否动作。有时候线路重合闸保护正常投入，但因某些突发情况（例如带电作业或线路故障频发），需临时解除重合闸保护。这时我们的一般做法是只解除重合闸保护的硬压板，但重合闸软压板仍然投入。当线路发生故障跳闸时，重合闸仍然发出信号，但没有出口，10kV开关处于断开位置。所以开关跳闸时，调度员不能只看保护信号，还需通过其他途径确认开关位置（比如查看远动系统中的对应开关位置或电话联系现场，叫值班人员确认开关位置或电话询问有关供电所是否有用户停电等）。
第二，如果是过流Ⅰ段跳闸（根据不同保护型号，调度员具体查看定值单），可以判断故障点在线路全长前60%或出线1公里左右，可以通知巡线人员从线路首端向末端开始巡线。 第三，如果是过流Ⅱ段跳闸（根据不同保护型号），可以判断故障点在线路后40%或线路后90%，可以通知巡线人员从线路末端向首端开始巡线。
第四，如果是过流Ⅲ段跳闸，首先判断是否是因为过负荷引起（故障电流刚好达到过流Ⅲ段整定值且是三相故障），如果不是，建议巡线人员重点巡视线路末端的用户设备同时还应多注意线路上是否有漂浮物。
第五，过流后加速跳闸，只发生在重合闸成功后或手动合闸后，可能有两种情况：（1）开关合闸于永久性故障；（2）开关合闸瞬间励磁涌流过大引起跳闸（可能达到正常负荷电流3倍）。前者按过流保护跳闸处理，后者需拉掉部分支线开关，一段一段线路送电。送电后，需向相关技术人员报备，采取重新调整定值或对线路负荷进行转移等措施。
第六，影响定值计算的因素：以上所说适用于大部分线路，但也存在例外情况，比如一些农村线路供电半径特别长，所供负荷较大。为躲过负荷正常启动时产生的励磁涌流，过流保护各段都要牺牲灵敏性，造成保护范围不足，发生在线路后端的故障只能靠过流Ⅲ段保护切除，如果过流Ⅲ段也无法可靠切除故障，甚至还要在线路上对应的地方加装带保护的真空断路器来弥补。这时以上所说的过流保护各段动作对应的故障发生范围就要相应缩小。
第七，影响判断的因素。（1）因为10kV配网线路没有实测参数，定值计算时采用的都是理论值，所以计算结果必然存在一定偏差；（2）在实际的运行环境中，架空线路短路故障中很少是金属性短路，或多或少存在短路过度电阻，所以对判断故障范围也存在很大影响。
为提高查找故障点的效率，缩短停电时间，调度员应提高自身对继电保护专业的认识，对每一个开关的继电保护定值都要清楚明白，对一些有疑问的地方要及时与继电保护整定计算人员进行沟通。
5 多点失地故障
除了天气或人为等常见的故障，还有一种情况也会导致线路开关跳闸。当10kV线路发生单相接地时，非故障相的对地电压将会迅速升高，视接地程度不同，最高可升至正常时对地电压的倍，有可能击穿同一10kV母线上所供线路正常相的绝缘薄弱环节，形成两点对地短路，如果短路电流达到开关所设定的跳闸电流，也会引起开关跳闸，同时伴随对应线路故障相的失地信号消失。同变电站多点异相失地特征不明显，发生此类故障时不好用以上的经验进行判断，建议条件允许时通知继电保护计算人员一起进行分析处理。
6 结语
近年来，公司非常重视电网优质服务，在不断提高电网硬件水平的同时，对电网供电可靠性的要求越来越高。更高标准对调度员专业技能和业务水平也会提出更高的要求，为适应这一形势，我们要不断钻研新技术，会用新设备，读懂新规程，对发生在身边的每一个电网事故都要认真分析，不断总结，积累经验，强化自身素质，提高调控水平，更好地为广大用户服务。
参考文献
[1] 崔家佩，孟庆炎，陈永芳，熊炳耀.电力系统继电保护与安全自动装置整定计算[M].北京：中国电力出版社，1993.
[2] 毛锦庆，赵自刚，马杰，王玉玲，张振华，张信权.电力系统继电保护实用技术问答（第二版）[M].北京：中国电力出版社，2000.
关键词：10kV配网；短路故障；故障分析；故障处理；故障信号；电力系统 文献标识码：A
中图分类号：TM73 文章编号：1009-2374（2016）30-0146-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.071
连江县地处东南沿海，天气多变，而且地区10kV配网线路供电半径较长，线路走廊情况复杂，有时因台风暴雨等天气原因，有时因树碰电线、车撞电杆等人为因素，有时因用户设备故障、绝缘子损坏等设备原因导致10kV线路跳闸故障频发。
电力调度员怎样根据继电保护跳闸信号，迅速准确地判断故障类型，查找并及时隔离故障点，尽快恢复用户供电，是电力调度工作者长期关注的重点。通过长期的观察记录，我们在判断配网线路故障方面积累了一些有益的经验。
1 配网短路故障类型
1.1 小接地系统
我们地区10kV电网采用的是小接地系统，从故障相别来分有三种类型，即两相短路、三相短路、两相接地短路。
1.1.1 两相短路故障。这是短路故障中最常见的类型，是指三相配电系统中任意两相导体间的短路，相对故障电流较小。
1.1.2 三相短路故障。是指三相配电系统中三相导体间短路，相对故障电流较大。
1.1.3 两相接地短路故障。相对少见，是指在统一系统中任意两相同时发生单相接地而导致的短路。
1.2 从故障持续时间来分类
从故障持续时间来分有两种类型，即瞬时性短路故障（重合闸保护动作成功）、永久性短路故障（重合闸保护动作不成功）。
1.3 从故障原因来分类
从故障原因来分有两种类型，即金属性短路故障、非金属性短路故障。
2 配网短路故障原因
2.1 天气原因
比如台风、雷雨、洪水，同时引发多种类型的短路故障，造成大面积停电。
2.2 人为原因
汽车撞倒电杆，勾机挖断电缆，村民砍树碰到电线。
2.3 动植物造成短路
鸟在电杆上筑巢，猫跑到配电上，毛竹接近线路导致线路放电等。
2.4 设备缺陷造成故障
用户变压器烧毁，绝缘子损坏，跌落式熔断器熔断引起相间弧光短路，线路过载引起隔离开关线夹损坏造成相间短路，线路弧垂太大遇大风时引起短路。
2.5 线路负荷过大
超过线路限荷值，虽然没有短路，也会造成线路开关跳闸。
3 短路故障信号分析
目前连江县10kV电网配置的跳闸保护为过流保护，保护类型全部采用微机三段式过流保护，按福建省10kV配网整定指导意见，一般来说：
3.1 过流Ⅰ段
考虑故障电流比较大时，快速隔离故障，主要按以下两个原则整定：（1）按变压器低压出线大电流闭锁重合闸定值，不大于本站5倍变压器低压额定容量整定；（2）本保护应躲过本线路末端（或T接线路末端）最大三相短路电流整定。
如果有独立的大电流闭锁重合闸定值（比如RCS-9611C、PSL-641、NSR612RF、ISA-351F等型号的保护装置），则过流Ⅰ段定值按大方式下躲10kV线路末端故障电流整定，一般保护范围在线路60%以内，最长可以达到80%；如果大电流闭锁重合闸定值和过流Ⅰ段定值为同一个定值（比如CSC-211、WXH-822C、iPACS-5711等型号的保护装置），则过流Ⅰ段定值按不大于本站5倍变压器低压额定容量整定，保护范围一般在线路前端1公里内。
3.2 过流Ⅱ段
按TA一次额定值与可能出现的最大负荷电流的3～8倍整定，同时考虑对全线故障有1.5倍的灵敏度，一般保护线路全长，跳闸时间比过流Ⅰ段大一个级差。
3.3 过流Ⅲ段
作为线路的后备保护，按躲过线路限荷值整定，如果发生跳闸，可能是因为线路负荷增高超过线路限荷、线路末端的用户设备内部故障或者线路非金属性故障引起，跳闸时间比过流Ⅱ段大一个级差。
3.4 过流后加速
用于线路开关重合闸或手合于永久性故障时，加速跳开开关，一般定值考虑小方式下对线路全线故障有1倍灵敏度并躲过线路启动时产生的励磁涌流，跳闸时间为0.1～0.2s。
4 短路故障信号判断与处理
不管线路出现的故障是瞬时故障还是永久性故障，断路器重合闸成功与否，都必须对故障线路进行巡线，查找故障点，能否正确判断故障范围，是快速隔离故障、恢复供电的关键。
调度员应熟悉继电保护定值单上各个定值的含义和投退情况，当开关发生跳闸时，才有可能对信号做出正确解读。
第一，应了解开关位置，在断开还是合上，重合闸是否动作，重合闸后加速是否动作。有时候线路重合闸保护正常投入，但因某些突发情况（例如带电作业或线路故障频发），需临时解除重合闸保护。这时我们的一般做法是只解除重合闸保护的硬压板，但重合闸软压板仍然投入。当线路发生故障跳闸时，重合闸仍然发出信号，但没有出口，10kV开关处于断开位置。所以开关跳闸时，调度员不能只看保护信号，还需通过其他途径确认开关位置（比如查看远动系统中的对应开关位置或电话联系现场，叫值班人员确认开关位置或电话询问有关供电所是否有用户停电等）。
第二，如果是过流Ⅰ段跳闸（根据不同保护型号，调度员具体查看定值单），可以判断故障点在线路全长前60%或出线1公里左右，可以通知巡线人员从线路首端向末端开始巡线。 第三，如果是过流Ⅱ段跳闸（根据不同保护型号），可以判断故障点在线路后40%或线路后90%，可以通知巡线人员从线路末端向首端开始巡线。
第四，如果是过流Ⅲ段跳闸，首先判断是否是因为过负荷引起（故障电流刚好达到过流Ⅲ段整定值且是三相故障），如果不是，建议巡线人员重点巡视线路末端的用户设备同时还应多注意线路上是否有漂浮物。
第五，过流后加速跳闸，只发生在重合闸成功后或手动合闸后，可能有两种情况：（1）开关合闸于永久性故障；（2）开关合闸瞬间励磁涌流过大引起跳闸（可能达到正常负荷电流3倍）。前者按过流保护跳闸处理，后者需拉掉部分支线开关，一段一段线路送电。送电后，需向相关技术人员报备，采取重新调整定值或对线路负荷进行转移等措施。
第六，影响定值计算的因素：以上所说适用于大部分线路，但也存在例外情况，比如一些农村线路供电半径特别长，所供负荷较大。为躲过负荷正常启动时产生的励磁涌流，过流保护各段都要牺牲灵敏性，造成保护范围不足，发生在线路后端的故障只能靠过流Ⅲ段保护切除，如果过流Ⅲ段也无法可靠切除故障，甚至还要在线路上对应的地方加装带保护的真空断路器来弥补。这时以上所说的过流保护各段动作对应的故障发生范围就要相应缩小。
第七，影响判断的因素。（1）因为10kV配网线路没有实测参数，定值计算时采用的都是理论值，所以计算结果必然存在一定偏差；（2）在实际的运行环境中，架空线路短路故障中很少是金属性短路，或多或少存在短路过度电阻，所以对判断故障范围也存在很大影响。
为提高查找故障点的效率，缩短停电时间，调度员应提高自身对继电保护专业的认识，对每一个开关的继电保护定值都要清楚明白，对一些有疑问的地方要及时与继电保护整定计算人员进行沟通。
5 多点失地故障
除了天气或人为等常见的故障，还有一种情况也会导致线路开关跳闸。当10kV线路发生单相接地时，非故障相的对地电压将会迅速升高，视接地程度不同，最高可升至正常时对地电压的倍，有可能击穿同一10kV母线上所供线路正常相的绝缘薄弱环节，形成两点对地短路，如果短路电流达到开关所设定的跳闸电流，也会引起开关跳闸，同时伴随对应线路故障相的失地信号消失。同变电站多点异相失地特征不明显，发生此类故障时不好用以上的经验进行判断，建议条件允许时通知继电保护计算人员一起进行分析处理。
6 结语
近年来，公司非常重视电网优质服务，在不断提高电网硬件水平的同时，对电网供电可靠性的要求越来越高。更高标准对调度员专业技能和业务水平也会提出更高的要求，为适应这一形势，我们要不断钻研新技术，会用新设备，读懂新规程，对发生在身边的每一个电网事故都要认真分析，不断总结，积累经验，强化自身素质，提高调控水平，更好地为广大用户服务。
参考文献
[1] 崔家佩，孟庆炎，陈永芳，熊炳耀.电力系统继电保护与安全自动装置整定计算[M].北京：中国电力出版社，1993.
[2] 毛锦庆，赵自刚，马杰，王玉玲，张振华，张信权.电力系统继电保护实用技术问答（第二版）[M].北京：中国电力出版社，2000.