10kV电力线路多点单相接地造成多条馈线跳闸的故障分析

龚学长

10kV电力线路多点单相接地造

成多条馈线跳闸的故障分析

龚学长

摘要：随着铁路建设的快速发展，铁路10kV电力线路对车站信号、控制的重要性越来越高，本文通过对10kV电力线路多点单相接地造成多条馈线跳闸的故障分析，为大家处理类似故障提供参考。

关键词：10kv、多点接地、馈线跳闸

2008年4月初，绵阳同时发生绵阳北配电所和绵阳客配电所10kV馈线同时跳闸，造成大面积停电事故。因本次故障有其特殊性和偶然性，现对这起典型故障进行分析，供大家分享。

故障现象：

2008年4月10时凌晨5时45分，大雾。绵阳北配电所和绵阳客配电所同时发生10kV馈线跳闸，绵阳北为公寓馈线，绵阳客为绵兴馈线。

跳闸前，5时40分绵阳北发生A相单相接地，5分钟后发生两所同时馈线跳闸，跳闸后单相接地信号消失。

保护动作情况：绵阳北公寓馈线为A相方向过流保护动作；绵阳客绵兴馈线为C相方向过流保护动作。

两配电所的10kV电源进线均由绵阳三里村110kV降压变电所供电。

二、故障处理：

1、先送绵阳北公寓馈线，馈线送电成功后，10kV出现A相单相接地信号。

2、再送绵阳客绵兴馈线时，又出现两馈线同时跳闸。

3，停绵阳北公寓馈线，送绵阳客绵兴馈线时，送电成功，但是又出现单相C相接地信号。

为了减少停电范围，决定先临时送绵阳客配电所的绵兴馈线。通知电力工区人员，对绵阳北公寓馈线的线路绝缘进行清扫，特别是变压器平台上的绝缘件。

4、5时50分，工区对线路的绝缘清扫完毕，绵阳北公寓馈线送电成功。单相接地故障仍没有消失。

5、停绵阳客配电所的绵兴馈线后，单相接地信号消失。

6、6时50分，电力工区清扫绵兴馈线后送电成功，无单相接地信号，故障处理完毕。

三、故障分析：

　　由图1所示，由于绵阳北和绵阳客10kV进线均属于绵阳三里村110kV降压变电所。在气象条件异常的天气下，当绵阳北至公寓馈线首先发生A相接地时，这时系统给出A相接地信号。

当绵阳客的绵兴馈线再发生C相接地时，于是造成异地A、C相的相间短路故障。短路电流ica由绵兴馈线的C相接地点经绵阳北公寓线A相接地点流回绵阳北配电所，经绵阳三里村降压变电所形成10kV的C、A两相相间短路。造成绵阳北公寓馈线A相和绵阳客绵兴馈线C相的方向过流保护同时动作跳闸。

这种异地两点接地造成的相间短路，两条馈线都只有一相有电流，两所方向过流是否在动作区，动作是否正常呢？

输电线以钢芯铝绞线16/3为例，其单相线路阻抗是：

Z=1.83+j0.81 =2.001∠24° (km/Ω)

短路相位如图2.。图中Ua、Ub、Uc为10kV相电压，Uca为A、C两相短路的线电压，引前Uc相电压30°，ica为短路电流，电流方向由绵兴馈线流出，经公寓馈线流入，所以绵阳北的公寓馈线电流为-ica。绵兴馈线的电流滞后Uca 相位24°，引前Uc相位6°，公寓馈线保护电流滞后Ua 相位54°。

馈线保护装置的方向过流动作范围如图3。由于功率方向保护的电压是按90°接线方式计算。以A相保护为例，A相保护计算电压为Ubc， Ubc滞后Ua相位90°。θ为线路整定阻抗角45°（或60°）。保护装置的动作区为引前和滞后Ia相位80°。对于A相方向过流保护来说只要短路电流引前Ua相位35°和滞后Ua相位145°的范围内，都是功率方向保护的动作区。绵兴馈线电流ica引前Uc相位为6°，公寓馈线保护电流-ica滞后Ua 相位54°都在动作区内，方向过流保护均能正常动作。

　　因此当公寓馈线发生A相单相接地时，系统仅给出A相单相接地信号，当绵兴馈线又发生Ｃ相接地时，造成10kV系统AC相间短路，引起两馈线同时跳闸。

四、不同10kV电源系统和同10kV电源系统AB、BC相两点接地故障分析：

1、不同10kV电源系统发生两点接地会发生相间短路吗？

如图4所示，虽然两点接地引起相间短路，由于两个系统没有形成回路，故不会产生短路电流，ica=0，只是引起两个系统的单相接地故障。

2、同10kV电源系统发生AB或者BC相两点接地时的保护动作情况：

图1中，当发生AB或者BC相两点接地时，保护装置动作如下：

由图5可知。馈线保护和测量电流互感器只设有A、C两相，即611TA和611TC，B相无电流互感器。另外还有一个用于零序保护的零序电流互感器（611T0）。

　　如图6的公寓馈线发生A相接地，绵兴馈线发生B相接地时，这时公寓馈线方向过流保护正常动作，而绵兴馈线因B相没有电流互感器，A、C相又无短路电流，故方向过流和过流保护都不动作跳闸，只有零序保护装置正常动作，这时就有两种可能：

　　1、零序保护和方向过流整定时间相同。

这时两装置同时动作跳闸，即公寓馈线为A相方向过流动作跳闸，绵兴馈线为零序保护动作跳闸。

2、零序保护的动作时间滞后方向过流0.5秒。

这时公寓馈线的A相方向过流首先起动跳闸，虽然公寓馈线的A相和绵兴馈线的C相接地还存在，因公寓馈线的断路器已经跳闸断开，系统没有形成A、C相短路回路。而绵兴馈线的零序保护起动后，在公寓馈线跳闸断开后零序保护马上返回，因此绵兴馈线断路器不会跳闸。只是给出系统C相接地信号。

在两个接地故障还存在的情况下，公寓馈线是送不上电的。如果绵兴馈线停电后公寓馈线送电成功时，再送绵兴馈线，公寓馈线照样方向过流动作跳闸。只有处理掉一个故障点后，两馈线才能送电成功，但是有单相接地信号显示。

五、结语：

随着铁路系统的不断发展，10kV电源系统在保障铁路安全和正点运行中的重要性越来越高。特别是在成都、重庆枢纽地区，一个中心10kV配电所要向多个配电所供电，因大雾和雷电引起的多馈线多点不同相接地跳闸现象时有发生。本文通过绵阳的两馈线两点不同相接地引起两馈线跳闸故障分析，为大家处理类式故障时提供了一个参考。

本文详细地论述了10kV电力线路多点单相接地造成多条馈线跳闸时的查找方法，从理论上分析了多点单相接地造成多条馈线跳闸时的继电保护动作原理。为从事电力供电的工程技术人员处理类式故障时提供参考，很有推广价值。