兩條10kV線路同時(shí)跳閘故障的分析

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1、故障現(xiàn)象
    我縣110kV變電所10kV出線共七回、10kV母線分段并聯(lián)運(yùn)行,其中縣城線(915)、龍城線(912)和芙蓉線(913)沿線分布著縣城、芙蓉鎮(zhèn)的工農(nóng)業(yè)負(fù)荷和大量的照明配變。水泥線(914)、朝陽(yáng)線(917)、芙紡線(911)和彭紡縣(916)則為廠礦專用線。
    (1)故障Ⅰ:
    1997年初曾多次出現(xiàn)下述故障:當(dāng)芙蓉線(913)或龍城線(912)兩線路中其中一條出現(xiàn)接地報(bào)警信號(hào),變電所正待處理,兩線卻同時(shí)跳閘。故障指示:速斷。
    多方巡查兩線路的交叉跨越處(無(wú)同桿架設(shè))未發(fā)現(xiàn)任何短路放電痕跡。兩線路之間直接故障的可能性不存在。
    分別試送,均能送出。
    (2)故障Ⅱ:
    1997年6月16日、17日,縣城線(915)和龍城線(912)兩次同時(shí)跳閘。
    第一次故障后,反復(fù)巡查兩線〖JP3〗路,未發(fā)現(xiàn)明顯故障。分別試送、成功。
    第二次故障后,經(jīng)巡查,了解到龍城線某處(距110kV變電所8km),帶負(fù)荷拉開刀閘、造成電弧短路,致使龍城線(912)跳閘。后查出在距變電所1km的另一處,縣城線(915)一臺(tái)配變的兩只避雷器炸裂,向操作者和目擊者了解,上述兩故障發(fā)生時(shí)間均與兩線同時(shí)跳閘時(shí)間吻合。
    (3)故障Ⅲ:
    1997年7月1日,水泥線(914)與縣城線(915)同時(shí)跳閘,故障指示均為:速斷。
    調(diào)閱遠(yuǎn)動(dòng)裝置的故障記錄顯示:水泥線(914)先于縣城線(915)跳閘??h城線跳閘是由水泥線跳閘引發(fā)。
    后查明,縣城線(915)距變電所2km處一工廠10kV配電間的兩TA對(duì)地短路放電,放電痕跡明顯。
    2、故障分析
    以上幾例兩條線路同時(shí)跳閘故障發(fā)生時(shí),天氣或晴好,或雖有陰雨,但絕無(wú)雷電。由雷擊等外界原因引起的多條線路故障的可能性可作出肯定的排除。何以會(huì)同時(shí)跳閘,絕非偶然巧合,其中必然有一定的因果關(guān)系。
    1997年初,我們針對(duì)10kV配電系統(tǒng)是中點(diǎn)性點(diǎn)非直接接地的小電流接地系統(tǒng),根據(jù)有關(guān)理論和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),曾作分析,認(rèn)為:
    (1)在線路發(fā)生單相接地時(shí),非故障相的對(duì)地電壓將會(huì)迅速升高,視接地程度不同,可升至正常時(shí)對(duì)地電壓的倍,有可能擊穿正常相的絕緣薄弱環(huán)節(jié),形成兩點(diǎn)對(duì)地短路。
    (2)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)出現(xiàn)的電弧放電,破壞了系統(tǒng)原來(lái)相對(duì)穩(wěn)定的運(yùn)行方式并引發(fā)震蕩,使故障相和正常相均產(chǎn)生危險(xiǎn)的過(guò)電壓。
    (3)配電系統(tǒng)內(nèi),斷路器、刀閘的混合操作,改變了電網(wǎng)的能量分配和傳遞方式,會(huì)產(chǎn)生操作過(guò)電壓。特別是線路斷路器在數(shù)十毫秒的瞬間分?jǐn)喔哌_(dá)幾千甚至上萬(wàn)安培的短路沖擊電流。這能在極短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行的復(fù)雜的磁能量轉(zhuǎn)換必定會(huì)產(chǎn)生極高的過(guò)電壓,這無(wú)疑是最危險(xiǎn)的。(4)系統(tǒng)中還大量使用互感器、電抗器等具有鐵芯和繞組的設(shè)備。上述幾種過(guò)電壓的產(chǎn)生會(huì)使鐵芯迅速飽和,引起鐵磁諧振,造成更危險(xiǎn)的諧振過(guò)電壓。
    以上幾種過(guò)電壓現(xiàn)象一旦發(fā)生,在極短的暫態(tài)過(guò)程中,可能是一種,也可能是同時(shí)幾種的相互作用,產(chǎn)生高于正常電壓數(shù)倍的危險(xiǎn)過(guò)電壓,對(duì)系統(tǒng)中絕緣薄弱的電氣元件產(chǎn)生致命的打擊。這是引發(fā)同一線路感應(yīng)另外線路產(chǎn)生故障的主要誘因。而同一線路或另外線路若存在難以承受過(guò)電壓的薄弱環(huán)節(jié),將最終被擊穿,造成故障。至于過(guò)電壓在兩條線路之間的接通,是通過(guò)10kV母線在極短的時(shí)間內(nèi)完成的。
    根據(jù)這種分析,我們組織力量對(duì)縣城線、龍城線和芙蓉線的線路絕緣子及其它配電設(shè)備(避雷器、計(jì)量箱、熔斷器、刀閘等)進(jìn)行登桿檢查,確實(shí)查出不少故障隱患。表現(xiàn)在:
    部分絕緣子有裂紋、擊孔和灼傷痕跡,甚至有的絕緣子瓷裙破壞、炸裂。在不登桿的情況下肉眼絕難發(fā)現(xiàn)的這些缺陷,無(wú)疑是可能被引發(fā)故障的隱患。
    令人難以置信的是甚至在同一鐵擔(dān)上的幾只絕緣子均不同程度存在上述隱患。可見在平時(shí)送電運(yùn)行情況下能勉強(qiáng)使用的絕緣子,在過(guò)電壓作用下,極有可能再次擊穿,造成短路故障。但過(guò)電壓作用消失后,其絕緣情況又可能部分恢復(fù),帶病運(yùn)行。這種絕緣性能的反復(fù)變化,在一定程度上增加了故障排查的困難。
    另外,部分閥式避雷器質(zhì)量太差,經(jīng)試驗(yàn)其絕緣性能及工頻放電電壓均不合格。部分高壓計(jì)量箱、跌落式保險(xiǎn)和穿墻查管也存在缺陷與隱患。
    針對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行可能產(chǎn)生過(guò)電壓的分析和系統(tǒng)客觀存在絕緣薄弱環(huán)節(jié)的現(xiàn)實(shí),就不難理解上述幾例故障產(chǎn)生的原因。
    (1)一條10kV線路其中一相接地(或接地時(shí)電弧放電)時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電壓使本線路另一正常相的絕緣薄弱環(huán)節(jié)擊穿,造成兩點(diǎn)對(duì)地短路跳閘(速斷)。
    (2)一條10kV線路某相在距變電所較近的一點(diǎn)接地(或接地時(shí)電弧放電)產(chǎn)生的過(guò)電壓通過(guò)10kV母線傳遞,使另一線路其它兩正常相中的一點(diǎn)絕緣薄弱環(huán)節(jié)擊穿,形成兩條線路不同相的兩點(diǎn)對(duì)地短路,造成兩線同時(shí)跳閘。
    (3)一條線路斷路器故障跳閘,分?jǐn)喽搪窙_擊電流時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電壓通過(guò)母線傳遞,使另一線路兩點(diǎn)絕緣薄弱環(huán)節(jié)擊穿,造成對(duì)地短路放電。繼而速斷跳閘。
    (4)當(dāng)然,也不能排除在上述幾種暫態(tài)過(guò)程中,鐵磁諧振過(guò)電壓可能產(chǎn)生的破壞作用。
    至于10kV配電系統(tǒng)中其它幾條廠礦專用線至今未被引發(fā)同類故障,究其原因,除專用線架設(shè)質(zhì)量較好外,其沿線裝設(shè)的配電設(shè)施,如配變、避雷器、計(jì)量箱等可能是絕緣薄弱的環(huán)節(jié)大大減少,因此被引發(fā)故障的概率也就大大降低。
    當(dāng)然,兩條線路同時(shí)跳閘,絕非僅是上述原因引起。
    表面現(xiàn)象均為兩條線路同時(shí)跳閘,但引發(fā)故障的原因可能并不一樣。針對(duì)故障時(shí)的具體情況,需多方了解,仔細(xì)分析,排查、并作出由表及里,由此及彼的判斷,才能收到滿意的效果。