1、2011 . 11182科技创新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。 2010 至今广东电网公司发生过多起 10kV 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。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
2、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。3 、 10kV 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 22% 。2 、深圳供电局 10kV 线路基本为
3、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 ） 10kV 线路保护装置故障 , 包括交流电压回路故障 ;直流回路故障 ;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 ;保护定值不匹配 ;保护出口压板漏投。例如 :A 、 110kV 竹子林站 501 开关跳闸（ F13 保护装置原因）时间 :5 月 18 日 10:19基本情况 :F13 线路故障 ,F13 保护动作未出口 , 开关拒动 , 造成 D01跳闸 ,501 开关越级动作。保护动作情况 :10 点 1
4、9 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 501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 ） 10kV 线路开关拒动 , 拒动原因 :直流母线电压过低或失去电源 ;开关控制回路熔断器熔断或接触不良 ; KK 操作开关接点、断路器辅助接
5、点接触不良 ;跳闸线圈断线、防跳继电器线圈断线 ;操作机构有故障 , 跳闸铁心卡涩、脱落 , 液压机构油压低 ;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 :110kV 石厦站 502B 开关跳闸（ F10 开关卡涩原因）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
6、 , 2 主变变低 502B 复压过流 I 段动作。 502B 跳闸 ,D02 跳闸 ,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 07:04F43 、 F47 故障 ,F43 保护动作出口 , 开关跳闸 ,F47 保护仅启动 ,503A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
7、#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 503A 跳开 , 故障电流消失而未动作。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10kV 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
8、2011 年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 10kV 线路保护和开关的切除故障压力。（ 3 ）变电站的 10kV 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置的容量逐渐不能满足目前的 10kV 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熄弧 , 增加了 10kV 线路的跳闸率。（ 4 ）
9、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 ,10kV 保护和开关设备的缺陷不能得到及时的发现和处理。3 、 10kV 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 40%; 因开关机构问题（机构卡涩）引起的有 1 起 , 占 20%; 因两条Fe 相继故障引起的有 1 起 , 占 20%; 原因不明 1 起（因为需要尽快
10、恢复供电 , 事后再安排停电彻查事故原因） , 占 20% 。如图所示 :20%40%20%20%正确动作保护拒动开关拒动不明原因图 1 10kV 开关不正确动作原因分析变电站 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
11、越级跳闸的各种原因及相对应的对策。【关键词 】 变电站 10kV 线路 越级跳闸 原因 对策（下转第 185 页）2011. 11 185科技创新图 2(e) 铁路隧道地区污秽物 XRD 分析图 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
12、素。利用荷兰帕纳科公司 X Pert PRO 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 2 / 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 。XR D 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(Al 2 O 3 3H 2 O) 、 -SiO 2 和 CaCO 3 ; 水泥厂地区污秽物主要含有石膏(CaSO 4 2H 2 O) 、 -SiO 2 、三水铝矿 (Al2O 3 3H 2 O) 、 CaO 、硅酸二钙 ( -2CaO SiO 2 ) 、 Fe 2 O 3 、 CaCO 3
13、 、硅酸三钙 (3CaO SiO 2 ) 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 -SiO 2 、三水铝矿 (Al 2 O 3 3H 2 O); 电厂、海边地区污秽物主要含有 -SiO 2 、三水铝矿 (Al 2 O 3 3H 2 O) 、 CaCO 3 和 Fe 2 O 3 ; 铁路隧道地区污秽物主要含有 -SiO 2 、石膏 (CaSO 4 2H 2 O) 、 Fe 2 O 3 和 Fe 3 O 4 。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 73.6 S/cm, 可溶性盐含量较低为
14、 0.688% ,其中 Ca 2+ 、 Cl - 、 SO 4 2- 和 NO 3 - 相对较高 , 污秽物主要含有三水铝矿(Al 2 O 3 3H 2 O) 、 -SiO 2 和碳酸钙 (CaCO 3 );水泥厂地区污秽为碱性 , 电导率较大为 509 S/cm, 污秽中 Ca 2+ 、 Cl -和 SO 4 2- 含量相对较高 , 污秽物主要含有石膏 (CaSO 4 2H 2 O) 、 -SiO 2 、三水铝矿 (Al 2 O 3 3H 2 O) 、 CaO 、硅酸二钙 ( -2CaO SiO 2 ) 、 Fe 2 O 3 、CaCO 3 、硅酸三钙 (3CaO SiO 2 ); 潮湿多雾
15、地区污秽为碱性 , 电导率较小为 65.7 S/cm, 污秽中 Ca 2+ 、 Mg 2+ 、 Cl - 、 NO 3 - 和 SO 4 2- 含量较高 , 污秽物主要含有 -SiO 2 、三水铝矿 (Al 2 O 3 3H 2 O); 电厂、海边地区污秽为碱性 ,电导率为 44.8 S/cm, 污秽中 Ca 2+ 、 Mg 2+ 、 Cl - 、 NO 3 - 和 SO 4 2- 含量相对较高 , 污秽物主要含有 -SiO 2 、三水铝矿 (Al 2 O 3 3H 2 O) 、 CaCO 3 和 Fe 2 O 3 ; 铁路隧道地区污秽为酸性 , 电导率为 334 S/cm, 污秽中 Ca 2
16、+ 、 NO 3 - 和 SO 4 2-含量相对较高 , 污秽物主要含有 -SiO 2 、石膏 (CaSO 4 2H 2 O) 、 Fe 2 O 3 和Fe 3 O 4 。（上接第 182 页）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 10kV 保护及开关的专业巡视以及隐患排查 , 减少10kV 继电保护拒动事件的发生3 、加强 10kV 开关机构的运行维护水平 , 尽量减少 10kV 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
17、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 10kV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 10kV 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。4 、切实做好 10kV 继电保护的状态检验 , 尽量减少 10kV 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
18、点加强 10kV 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 10kV 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 、改善 10kV 系统的运行环境目前大部分变电站的 10kV 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。（ 1 ）改善高压室通风系统 , 对不满足要求的 , 申请立项整改。（ 2 ）加强变电站的清洁维护工作 , 防止因积尘导致开关机构卡涩。（ 3 ）我局部分变电站 10kV 高压室已
19、配置空调 , 经过统计分析 , 已配置空调的 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 10kV 配电线路的运行维护水平 , 减轻 10kV 线路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 10kV 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 :（ 1 ）加强设备巡视工作 , 并结合开展红外测温、 10kV 开关柜局放测试等配电设备状态监测工作 , 及时发现并消除设备隐患。（ 2 ）严格按照验收规范 , 对配电设备安装制
20、作工艺、交接试验等相关工程步骤进行检查 , 对新敷设电缆进行振荡波测试 , 确保新投运设备满足投产要求。（ 3 ）严格按照深圳供电局电力设施防外力破坏管理办法开展电力设施防外力破坏工作 , 并通过加装防盗盖板、电缆防盗报警器等装置提升配网设备防外力破坏技术水平。（ 4 ）加大配网新技术、新设备的应用力度 , 提高配网设备的科技水平。7 、核查 10kV 消弧线圈的补偿容量 , 减少因 10kV 消弧线圈补偿不足引起的 10kV 单相瞬时接地故障不能熄弧问题 ; 请设备管理部门对变电站的 10kV 消弧线圈的补偿容量进行核查对于补偿容量不足的变电站 , 建议申请增容改造项目。8 、借鉴新加新坡新能源公司的成功经验 , 开展一次、二次回路不停电检测 , 将故障缺陷消灭在日常工作中参考 :本文参考了深圳供电局生技部“ 2011 年 1-5 月份 10kV 系统越级跳闸分析会议纪要”。
