10kV及以下配网跨电压等级越级跳闸原因分析

10kV及以下配网跨电压等级越级跳闸原因分析

文真朋 赵  钱 贺堂文 安超杰

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摘要：配网电压等级越级跳闸是指因某一台区配电线路故障引起的越级跳闸，一般表现为主变电压或低压侧电流越低压侧的互感器，严重时会对低压侧设备造成严重损害，并引发多起停电事故。

关键词：越级跳闸；断路器；定值配合

引言

本文对配网的越级跳闸原因进行分析。通过梳理分析10 kV及以下配网的越级跳闸原因，可以发现造成10 kV及以下配网越级条的具体原因是多方面的，包括线路故障、短路故障等。其中，短路故障是因为设备存在严重缺陷（如缺陷在导线、绝缘及避雷器等方面）、线路故障停电时间较长（如设备故障后停电时间较长）；此外，线路存在老化或者受到外力破坏等也是造成10 kV及以下配网越级跳的原因之一。短路缺陷是一个持续影响电力系统安全运行甚至引发多起停电事故的系统原因。

一、越级跳闸导致电力设备越级跳闸问题分析

（一）配变内部故障

压器内部故障主要包括二次谐波过大，过流保护失效以及设备老化等。根据相关标准，配变的额定电压不应超过750 kV。但实际运行中，部分高压配电变压器存在自放电现象且运行状态不佳，容易引发越级跳闸[1]。图2为某中心城市10 kV变电站10 kV主变的投运及运行情况。10 kV主变由低压设备配电所通过分接开关与主供电设备进行连接，当10 kV主变内部发生越级跳闸时，主变输出的电压经分接开关流入低压设备进行处理及判断是否有电流。如果在分接开关跳闸前该低压设备出现过流故障，那么系统将会首先受到影响而自动跳闸。例如配电机房的一台1000 kVA的主变压器出现过流故障。该变压器为一台500 kW (1 A）的配变经整流处理后正常投入使用。但是如果10 kV变电站10 kV主变发生过流故障而导致其输出电压超过500 kV额定的2倍之多时该配变又无法进行检修，则就会引起越级跳开。

（二）低压电器故障

在电力系统中低压电器一般通过母线直接与变电站相连，如图2所示。如果母线电压为64.7 kV且低压电器故障无法正常动作，那么母线与变压器之间的越级跳闸就会发生，从而使电力设备的越级跳闸动作更为频繁。低压电器故障也是配电网中越级别跳闸的主要原因之一。电力线路因故障跳闸时，对其周围用户所产生的影响较为严重。配电变压器因故障跳闸时对周围用户的影响最大，也会使电力设备越级跳闸。因此在电力设备跳闸前如果能够确认该低压电器故障导致越级跳接线问题而未及时处理则很有可能导致出现越级跳闸问题。因此低压电器故障对电力设施的影响较大。

（三）配电线路故障

配电线路故障主要是指由线路内部的导线放电引起的越级线路跳闸情况。导线放电原因主要有导线断股、导线绝缘损坏等问题，由于绝缘损坏所引起的越级保护往往是一次保护动作过程中进行的。导线在故障时通常会造成三相短路或三相匝间短路现象，当发生故障时如果没有进行故障处理则极易发生导线放电引起的越级跳闸故障。同时由于事故发生时线路上的断路器在跳闸时不能将接地电流回路切断，线路故障电流外泄引发的越级跳闸比较常见。因此，在故障处理时应对短路故障以及越级跳闸故障进行排查对比。需要指出的是由于故障处理较为复杂，因此其排查相对来说比较困难。本文通过对现有故障处理流程总结出在同一越级原因下，同一线路故障情况下同一接线点发生的越级跳闸和同类型线路相同运行状态下不同接线点发生的越级跳闸问题并没有很好地解决。

（四）电力设备

电力电缆及接地线的运行方式与配电变压器有较大区别，在10 kV及以下等级配网中，不同等级配网中电力电缆与接地线的运行方式不同。从运行方式上来看，10 kV配电室电缆是由配电变压器经一次侧或二次侧接地后送入10 kV主变的，因此电缆是与线路相连接的；而配电变压器是将电缆通过母线接入电网的，因此需将配电变压器的外壳与母线连接。配电变压器外壳是金属外壳，较薄且重量较轻，因此容易受到外界条件的影响而发生破裂或损坏等现象。若电力装备损坏或出现异常情况（如进水或其他外力破坏）而发生停电事故时，则会导致电缆受到损坏而导致越级跳闸。从电力装备的运行方式来看，配网中的电力设备主要由单相、三相和四相配电网构成；此外，配网中还可能存在非单相负荷电网，因此容易因为供电电压、供电方式及用电负荷等因素而发生越级停运。

二、越级跳闸后正确处理方法

（一）切断线路上所有相关设备

通常情况下对于越级跳闸的处理方案通常为：首先应检查跳闸后停电线路上有无越级跳闸的开关，有无断开操作的指示信号。如无异常可将跳闸开关接入架空地线接入低压出线断开线路上的所有线路。其次应检查是否有电缆头接入架空地线接入低压出线断开电缆头接入低压出线断开线路上所有设备（如开关、配电箱、变压器等）跳闸后应及时将所有线路上设备全部退出配电箱或者变压器等其他设备。最后应将线路上的电缆全部切断并清理出安全通道，以免后续线路受短路电流影响而导致其他事故的发生。因此本文在实际处理过程中对于断开配电柜断开电缆、断开配电箱等一系列操作步骤所需时间和精力要求都是非常高的。为了缩短处理时间同时又能够提高工作效率一般对越级跳变事故处理时需要采用先切断断开的电缆、断开配电箱、断开线路后再切断配电柜的方式进行操作。根据跳闸后系统自动运行规则对越级跳变线路上所有相关设备开始自动运行处理。

（二）对配电变压器进行直接跳变操作

对配电变压器进行直接跳变操作时，首先要确认变压器是否存在内部损坏和其他电气设备损坏。如果是内部损坏，则需要进行接地保护。如果是外部损坏将需要用电测压仪测量配电变压器的接线端子是否存在接地或接触不良等情况。如果存在，则需要使用绝缘工具将变压器的外壳进行绝缘处理后再进行跳变。在操作时需要先切断变压器的所有电气设备，然后再对配电变压器进行直接跳变操作。通过多次跳闸后，能够快速有效地将配电变压器内部的电子元件及电气线路等所有硬件设备击穿，保证配电变压器不会因短路、电流过大等原因导致越级跳闸，从而保证整个供电网络的正常运行。但是由于对配电变压器的直接跳变操作并不容易，对其进行检查时需要注意以下几点：首先需要先检查配电变压器内部有无击穿现象；其次需要查看绝缘是否损坏，尤其是外壳有无破损及有无漏电现象；最后需要对配电变压器外壳进行检查并记录电气设备完好程度及缺陷等内容。其中对于断路器和接线端子的检查可通过测量断路器上接地电阻值来判断，若是接地电阻值超过额定值则需要马上更换。

（三）对跳闸点进行安全检查并记录数据

由于跳闸点通常位于电压等级较高的配电变压器等设备的上方，因此在操作前应首先在跳闸点附近进行安全检查工作。检查内容包括变压器、开关、刀闸等在内的电气设备的所有绝缘层是否有破损迹象。电气设备是否有接地端子的存在、接触电阻是否大于30欧姆、接触电位器是否有裂纹现象、接线图等资料。安全检查完成后还应将安全措施记录在安全检查记录表中详细记录操作步骤和设备状态信息以及检查结果。在进行跳闸操作时应在跳闸点周围放置告示牌，告知居民注意周围的安全防范措施。需要注意的是越级跳变中有部分故障不需要在跳闸后立即进行检查和处理，而应该等到故障现象消除后再进行相关操作。一般情况下应安排专业人员完成安全检查工作后立即进行处理并且将故障信息记录备份。

三、结语

越级跳闸现象是电力系统中常见的一种故障现象，在日常工作中由于检修人员没有及时发现、处理以及缺乏有效的预防措施等原因会导致越级跳闸现象时有发生。因此在电力系统中应根据越级跳闸原因选择相应的处理方式。对于此类越级跳闸故障应及时进行事故评估与处理方法，保证电气系统在事故发生后正常运行，保证电网安全稳定运行。

参考文献

[1]陈泰霖. 10kV及以下配网跨电压等级越级跳闸原因分析[J]. 中国新技术新产品, 2021(022):000.

[2]吕瑞华, 姜丽珍, 董淑杰,等. 10kV线路越级跳闸的原因分析及解决措施[J]. 电子测试, 2019(12):3.

[3]丰浩然. 10kV线路越级跳闸的原因分析及解决措施[J]. 机电信息, 2020(22):0201-0201.