变电站10kV线路越级跳闸原因及对策

图２（ｅ） 铁路隧道地区污秽物ＸＲＤ 分析
含有α－ＳｉＯ２、石膏（ＣａＳＯ４·２Ｈ２Ｏ）、Ｆｅ２Ｏ３和Ｆｅ３Ｏ４。
７、结论
复合绝缘子表面污秽特性研究结果发现，ＢＰ化工厂、海边地区污秽 为酸性，污秽电导率相对较小为７３．６μＳ／ｃｍ，可溶性盐含量较低为０．６８８％，
其中Ｃ ａ ２＋ 、Ｃ ｌ － 、Ｓ Ｏ ４ ２－和Ｎ Ｏ ３－相对较高， 污秽物主要含有三水铝矿 （Ａｌ２Ｏ３·３Ｈ２Ｏ）、α－ＳｉＯ２和碳酸钙（ＣａＣＯ３）；
开关跳闸。
保护动作情况：Ｆ４３过流Ｉ段动作出口，开关跳闸；Ｆ４３开关完全分闸
后几个毫秒紧接着Ｆ４７线路故障保护启动。由于两条线路故障持续时
间达到＃３主变变低后备保护复压过流Ｉ段动作时间０．５秒，＃３主变变低
后备保护过流Ｉ段保护动作出口，跳开５０３Ａ开关，故障电流１０５７８Ａ。Ｆ４７
因变低５ ０ ３ Ａ跳开， 故障电流消失而未动作。
水泥厂地区污秽为碱性，电导率较大为５０９μＳ／ｃｍ，污秽中Ｃａ２＋、Ｃｌ－
和ＳＯ４２－含量相对较高，污秽物主要含有石膏（ＣａＳＯ４·２Ｈ２Ｏ）、α－ＳｉＯ２、 三水铝矿（Ａｌ２Ｏ３·３Ｈ２Ｏ）、ＣａＯ、硅酸二钙（β－２ＣａＯ·ＳｉＯ２）、Ｆｅ ２Ｏ３、 Ｃ ａ Ｃ Ｏ３、硅酸三钙（ ３ Ｃ ａ Ｏ·Ｓ ｉ Ｏ２）； 潮湿多雾地区污秽为碱性， 电导率较小 为６５．７μＳ／ｃｍ，污秽中Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｃｌ－、ＮＯ３－和ＳＯ４２－含量较高，污秽物主 要含有α－ＳｉＯ２、三水铝矿（Ａｌ２Ｏ３·３Ｈ２Ｏ）；电厂、海边地区污秽为碱性， 电导率为４４．８μＳ／ｃｍ，污秽中Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｃｌ－、ＮＯ３－和ＳＯ４２－含量相对较 高，污秽物主要含有α－ＳｉＯ２、三水铝矿（Ａｌ２Ｏ３·３Ｈ２Ｏ）、ＣａＣＯ３和Ｆｅ２Ｏ３；铁 路隧道地区污秽为酸性，电导率为３３４μＳ／ｃｍ，污秽中Ｃａ２＋、ＮＯ３－和ＳＯ４２－ 含量相对较高，污秽物主要含有α－ＳｉＯ２、石膏（ＣａＳＯ４·２Ｈ２Ｏ）、Ｆｅ２Ｏ３和 Ｆｅ３Ｏ４。
【关键词】变电站 １０ｋＶ线路 越级跳闸 原因 对策
随着对供电可靠性要求的提高，１０ｋＶ系统越级跳闸问题日益突出， 其中９５％以上越级跳闸为１０ｋＶ线路越级跳闸引发，本文仅对１０ｋＶ线路越 级跳闸进行分析。２ ０ １ ０ 至今广东电网公司发生过多起１ ０ ｋ Ｖ 线路越级 跳闸。为减少此类事件的发生， 应针对不正确动作原因进行全面分析， 寻找相应的对策。
３ 、加强１ ０ ｋ Ｖ开关机构的运行维护水平， 尽量减少１ ０ ｋ Ｖ 开关 拒动事件的发生
正常情况下跳闸线圈烧毁将发“控制回路断线”信号， 缺陷能得 到及时处理。但跳闸线圈烧毁经常发生在保护跳闸时， 由开关机构卡 涩等原因引起， 因此不能及时的发现问题。请设备管理部门做好１ ０ ｋ Ｖ 开关机构的运行维护工作，充分利用１０ｋＶ开关停电机会，加强开关动作 机构特性测试和日常维护， 确保１ ０ ｋ Ｖ 开关机构运行可靠。对由于线 圈、机构卡涩造成的越级跳闸事件， 组织设备生产厂家深入分析， 彻底 查清缺陷原因， 根据分析结果制定相应的控制措施。
图２（ｄ） 电厂、海边地区污秽物ＸＲＤ 图谱
含量较高。
６、污秽不溶性成分分析
Ｘ射线衍射分析是以晶体结构为基础，可对样品中物质的相分进行 鉴别， 物相包括纯元素、化合物和固溶体， 当待测样由单质元素或其混 合物组成时，Ｘ 射线物相分析所指示出的是元素，因此此时元素就是物 相， 但当元素相互组成化合物或固溶体时， 则物相分析所给出的是化合 物或固溶体等物相的晶体结构和相对含量而非它们的组成元素。
２ 、深圳供电局１ ０ ｋ Ｖ 线路基本为三种方式， （１ ）纯电缆线路； （２）纯架空线路；（３ ）电缆架空线混合线路。
三、１０ｋＶ线路越级跳闸原因分析
１ 、直接原因 （１ ）１ ０ ｋ Ｖ 线路保护装置故障， 包括 ①交流电压回路故障； ②直流回路故障； ③保护装置内部故障， 如光耦出口损坏、保护装置插件损坏等保 护装置自身问题； ④保护定值不匹配； ⑤保护出口压板漏投。 例如：Ａ 、１ １ ０ ｋ Ｖ竹子林站５ ０ １ 开关跳闸（Ｆ １ ３ 保护装置原因） 时间：５月１８日１０：１９ 基本情况： Ｆ １ ３ 线路故障， Ｆ １ ３ 保护动作未出口， 开关拒动， 造成Ｄ ０ １ 跳闸， ５ ０ １ 开关越级动作。 保护动作情况：１０点１９ 分２７ 秒，Ｆ１３ 零序保护动作跳闸，开关未跳 开，零序保护一直动作；１０点１９ 分２８秒，＃１ 接地变Ｄ０１高压零序Ｉ段保 护、低压零序Ｉ段保护、过流ＩＩ段保护动作，跳开Ｄ０１开关；１０点１９分５７ 秒，Ｆ１３ 过流Ｉ 段保护动作跳闸， 开关未跳开；１０ 点１９ 分５８ 秒，＃１ 主变５ ０ １ 开关后备保护过流Ｉ段保护动作跳闸，５０１开关跳开。故障电流８８００Ａ。 （２）１ ０ ｋ Ｖ线路开关拒动， 拒动原因： ①直流母线电压过低或失去电源； ②开关控制回路熔断器熔断或接触不良； ③Ｋ Ｋ 操作开关接点、断路器辅助接点接触不良； ④跳闸线圈断线、防跳继电器线圈断线； ⑤操作机构有故障， 跳闸铁心卡涩、脱落， 液压机构油压低； ⑥电磁机构的分闸三连板三点过低， 部件变形， 断路器传动机构有 故障。 例如： １ １ ０ ｋ Ｖ 石厦站５０２Ｂ 开关跳闸（Ｆ１０ 开关卡涩原因）
一、越级跳闸的后果及形式
１、一次设备发生短路或其他各种故障时， 由于开关拒动、保护 拒动或保护定值不匹配，造成上级开关跳闸，本级开关不动作，从而使停 电范围扩大， 故障的影响扩大， 造成更大的经济损失。
２、越级跳闸有如下几种形式：线路故障越级、母线故障越级、主 变压器故障越级和特殊情况下出现二级越级。
２ 、间接原因
（１ ）运行环境问题
目前，１０ｋＶ保护均安装于高压开关柜内，温度、湿度和电磁环境恶
劣，容易造成１０ｋＶ保护缺陷率升高，以及在电磁环境恶劣情况下，容易造
成不明原因的保护拒动。
（２）１０ｋＶ线路跳闸率高
１ ０ ｋ Ｖ线路供电范围广、供电线路长、配电设备多、部分线路采
用架空线路，１０ｋＶ系统线路跳闸率远远高于其它电压等级，截止２０１１年
时间：１月３日２２：１２
基本情况：Ｆ１０线路故障，Ｆ１０保护动作出口后，开关故障拒动，Ｆ１０开关
卡涩（根据ＳＣＡＤＡ记录，１０Ｓ后才跳开），造成Ｄ０２跳闸，５０２Ｂ开关越级动作。
保护动作情况：Ｆ１０零序保护动作，Ｄ０２开关高压零序Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ段动
作，过流ＩＩ段动作，＃２主变变低５０２Ｂ复压过流Ｉ段动作。５０２Ｂ跳闸，Ｄ０２跳
科技创新
变电站１０ｋＶ线路越级跳闸原因及对策
雷 强 深圳供电局变电管理二所 广东 深圳 ５１８１０２
【摘 要】变电站１０ｋＶ线路越级跳闸一般是由于１０ｋＶ馈线在发生故障时未能及时跳开馈线开关切除故障，导致主变变低开关跳闸。由于电网中１０ｋＶ线路采用放射性 供电方式，１０ｋＶ系统越级跳闸，将造成整段母线的１０ｋＶ负荷损失，对供电可靠性影响较大。本文介绍了１０ｋＶ电压等级电力系统中，１０ｋＶ线路越级跳闸的各种原因及相对应的对策。
利用荷兰帕纳科公司Ｘ ’Ｐ ｅ ｒ ｔ Ｐ Ｒ Ｏ 型号Ｘ 射线衍射仪对表面污秽物 不溶性成分进行分析，仪器采用铜靶，采用２θ／θ模式角度扫描方式，通过 Ｊａｄｅ５．０分析软件对不同地区污秽物的物相进行定性分析，图谱见图２。
ＸＲＤ分析结果表明ＢＰ化工厂、海边地区污秽物主要含有三水铝矿 （Ａｌ２Ｏ３·３ Ｈ２Ｏ）、α－ＳｉＯ２和ＣａＣＯ３； 水泥厂地区污秽物主要含有石膏 （ＣａＳＯ４·２Ｈ２Ｏ）、α－ＳｉＯ２、三水铝矿（Ａｌ２Ｏ３·３Ｈ２Ｏ）、ＣａＯ、硅酸二钙（β－ ２ＣａＯ·ＳｉＯ２）、Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＣＯ３、硅酸三钙（３ＣａＯ·ＳｉＯ２）其中硅酸二钙和硅 酸三钙是硅酸盐水泥中最主要的成分； 潮湿多雾地区污秽物主要含有 α－ＳｉＯ２、三水铝矿（Ａｌ２Ｏ３·３Ｈ２Ｏ）；电厂、海边地区污秽物主要含有α－ ＳｉＯ２、三水铝矿（Ａｌ２Ｏ３·３Ｈ２Ｏ）、ＣａＣＯ３和Ｆｅ２Ｏ３；铁路隧道地区污秽物主要
５ 、改善１ ０ ｋ Ｖ 系统的运行环境 目前大部分变电站的１ ０ ｋ Ｖ 微机保护均安装于高压开关柜内。但 １０ｋＶ高压室温度、湿度和电磁环境恶劣，容易造成１０ｋＶ保护缺陷率升 高， 以及在电磁环境恶劣情况下， 容易造成不明原因的保护拒动。
空调的１０ｋＶ高压室设备故障发生率要比未配置空调的设备低４０％左右。 ６ 、提高站外１ ０ ｋ Ｖ 配电线路的运行维护水平， 减轻１ ０ ｋ Ｖ 线路
置的容量逐渐不能满足目前的１ ０ ｋ Ｖ母线的接地容性电流的要求， 将造
成１０ｋＶ线路接地时消弧线圈欠补，１０ｋＶ线路的单相瞬时接地故障不能
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熄弧， 增加了１ ０ ｋ Ｖ 线路的跳闸率。
（４）供电可靠性要求高及１０ｋＶ线路停电安排困难：按照《广东电
网公司继电保护检验规程的》要求，２００９年以来，我局１０ｋＶ保护按照状
４ 、切实做好１ ０ ｋ Ｖ 继电保护的状态检验， 尽量减少１ ０ ｋ Ｖ保护 拒动事件的发生
虽然微机型保护装置具有较高的自检功能， 但对光耦输出、交流 插件松动等缺陷， 不能进行监测和发出告警， 只能依靠状态检验查出缺 陷。为此， 重点加强１ ０ ｋ Ｖ保护的状态检验工作的落实。每半年一次组 织分析各厂家型号设备的缺陷情况， 指定专人负责１ ０ ｋ Ｖ保护状态检验 全过程跟踪， 确保检验工作依照相关验收规范进行。
５月，１０ｋＶ线路共跳闸７４０起，其中仅５月，１０ｋＶ线路就跳闸近２００起。１０ｋＶ
线路跳闸率高，必然加大了１ ０ ｋ Ｖ 线路保护和开关的切除故障压力。
（３ ）变电站的１ ０ ｋ Ｖ消弧线圈的补偿容量不足
目前，深圳特区外１０ｋＶ电网基本采用消弧线圈接地方式，补偿容量
一般在１５０Ａ内。随着１０ｋＶ电缆化率的提高，变电站安装的消弧线圈装
Ｆｅ 相继故障引起的有１ 起， 占２ ０ ％ ； 原因不明１ 起（因为需要尽快恢复供
电， 事后再安排停电彻查事故原因）， 占２ ０ ％。如图所示：
２０％ ２０％
２０％ 正确动作 保护拒动
开关拒动
不明原因
４０％ 图１ １０ｋＶ 开关不正确动作原因分析
（下转第 １ ８ ５ 页）
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２０１１． １１
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态检验实施。但由于１０ｋＶ保护和开关数量多，１０ｋＶ线路停电安排困难
以及继电保护和检修专业人员紧张等原因， １ ０ ｋ Ｖ保护和开关设备的缺
陷不能得到及时的发现和处理。
３、１ ０ ｋ Ｖ系统越级跳闸原因分析
在举例的５起１０ｋＶ系统越级跳闸事件中，因保护装置原因引起的有
２起， 占４ ０ ％ ； 因开关机构问题（机构卡涩）引起的有１ 起， 占２ ０ ％ ； 因两条
３ 、１ ０ ｋ Ｖ 线路越级跳闸现象： （１ ）警铃、喇叭响； （２ ）有“保护 动作”信号， 有开关跳闸； （３ ）跳闸母线电压为０ ， 母线上所接回路负 荷为０ ， 故障录波器启动。
二、１０ｋＶ线路配置保护及线路基本情况
１、１０ｋＶ保护配置：截止至２０１０年底，深圳供电局有１０ｋＶ保护１０３３０ 套。产品厂家主要为南京南瑞继保电气有限公司５６％和南京电研电力 自动化有限公司２２％，其他如深圳南瑞、国电南自、南瑞科技等其他厂 家大约配置有２ ２ ％ 。
闸，Ｆ１０拒动。
（３ ）多条线路相继动作； 由于两条线路故障持续时间达到主变变
低后备保护复压过流动作时间而出口跳闸。
例如：１１０ｋＶ沙井站５０３Ａ开关跳闸（Ｆ４３、Ｆ４７相继故障原因）
时间：２０１１年５月９日０７：０４
Ｆ４３、Ｆ４７故障， Ｆ ４ ３ 保护动作出口， 开关跳闸， Ｆ ４ ７保护仅启动， ５ ０ ３ Ａ
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（３）我局部分变电站１０ｋＶ高压室已配置空调，经过统计分析，已配置
四、１０ｋＶ线路越级跳闸对策分析及建议
１ 、对出现过问题的同一厂家的所有同型号设备开展专项 反措整改， 减少拒动事件的发生
２ 、加强１ ０ ｋ Ｖ 保护及开关的专业巡视以及隐患排查， 减少 １ ０ ｋ Ｖ继电保护拒动事件的发生
保护和开关的切除故障压力 配网设备故障统计表明， 设备老化、质量不佳、外力破坏和自然
因素是引起配电线路故障的主要原因。为降低配网设备的故障率， 减 轻１ ０ ｋ Ｖ线路保护和开关的切除故障压力， 请配网设备管理部门重点做 好以下工作：