一起罕见的10kV线路三相对称故障调度处置分析

赵俊超，赵 涛，韦 明

前言

我国10kV配电网大多为小电流接地系统，发生的故障主要是不对称性故障，如单相接地、两相短路和两相接地短路。当发生不对称性故障时，系统三相电压、电流会不平衡，保护装置会发出告警信号或出口跳闸隔离故障，电力系统运行值班人员也可根据不平衡现象进行故障判断，迅速隔离故障。当发生对称性故障时，由于故障未破坏系统的对称性，对系统的电压基本不产生影响，系统的电流会增大，达到过流保护整定值后过流保护动作跳开故障线路。但若故障电流较小导致过流保护无法启动，此时运行值班人员收到信息和数据较少，很容易给运行值班人员判断造成一定干扰，影响处置思路的正确性。

10kV配电线路三相接地就是典型的对称性故障，虽然发生概率较低，但导致的后果比较严重。因此，抓住典型，分析原因，提出风险管控措施，积累调控一体化以后运行值班的宝贵经验，对保证配电网安全稳定运行有积极意义。

1 10kV线路发生接地故障危害

10kV线路运行过程中发生单相或相间故障的概率较大，发生三相接地故障的概率较小，但通常三相接地故障的危害性更大。无论何种类型的10kV线路接地故障，若不能及时发现、尽早隔离，无论何种类型的10kV线路接地故障将对人身、电网安全构成较大威胁。主要有以上几类危害:

（1）导线断线落地引起的接地故障，如果线路未及时停运隔离，很有可能危及过往行人、牲畜和车辆安全。

（2）通过接地故障点的巨大电流和所燃起的电弧使故障点的元件损坏。

（3）故障电流通过非故障设备时，会导致非故障设备发热，破坏绝缘，导致其使用寿命缩短甚至损坏，严重时会引起可燃物燃烧发生火灾。

（4）配电线路接地会产生大量的对地放电现象，属于一种直接的电能损耗，造成大量的能源浪费，给供电企业造成经济损失。

2 某10kV线路发生三相接地故障但过流保护未启动事件分析

2.1 简要经过

某日18点左右，某地调度员监视到某35kV变电站所供10kV甲线发过负荷告警信号，因恰逢当日电网负荷晚高峰，居民生活用电负荷上升较快。35kV变电站10kV母线三相电压平衡，调度监控系统无其他可支撑告警信息，调度员初步判断因居民生活用电负荷集中增大导致甲线负荷越限告警，于是通知线路运维单位对10kV甲线大功率用户错峰用电。但线路负荷无明显降低，线路过负荷告警持续。次日，线路运维人员发现10kV甲线#64塔G01断路器后段线路有明显故障点:10kV供电支线#5杆发生倒杆，且两相导线担在横担上，一相导线担在树木上，倒塌的横担插入蓬松土堆中。随即，断开10kV甲线#64塔G01断路器，隔离故障区段，10kV甲线负荷降低接近为0（10kV甲线负荷集中在#64塔G01断路器后段）。

2.2 原因分析

查看10kV甲线故障当日10kV母线电压情况发现，故障发生时三相电压均稍微降低，持续时间约1小时，但未出现三相电压不平衡情况，调度监控机无任何接地告警信号记录，如图1、图2所示。

图1 正常10kV母线电压曲线图

图2 10kV甲线三相接地故障当日10kV母线电压曲线图

查看10kV甲线历史负荷情况发现，10kV甲线额定负荷电流230A，当月最大负荷电流107A。当日故障前负荷电流83A，故障后负荷电流279A，如图3、图4所示。

图3 10kV甲线正常电流曲线图

10kV甲线配置过流Ⅰ、Ⅱ段保护，TA变比为300:5，其中过流Ⅱ段保护定值为5.2A，换算为一次侧电流值即312A。

图4 10kV甲线三相接地故障当日电流曲线图

根据电压、负荷电流变化，结合故障实际情况及保护配置，可以得出结论:10kV甲线因倒杆造成三相高阻接地故障，线路负荷电流由83A骤增为279A，而额定负荷电流为230A，10kV甲线过负荷告警，但未达到过流Ⅱ段保护出口定值312A。因此保护未动作，逻辑正确。此外，10kV甲线三相接地故障后，并未破坏系统的对称性，故而三相电压未出现不平衡的情况。由于倒杆处导线是通过树木及蓬松土堆接地，即非金属性接地故障，当线路发生非金属性接地故障时，故障相电压上降，但从故障点现场情况初步判断接地电阻较大，所以电压略为上降（5.9kV降至5.3kV）。当日晚高峰过后，负荷减轻，电压上升，基本又恢复至正常水平。

3 增设调度自动化系统判据思路

10kV线路三相对称故障存在故障电流低于过流保护出口定值的情况，此时容易被误判为线路过负荷，不利于快速判别并及时隔离故障。通过电流曲线图可以看出，线路发生三相对称故障时电流急剧增加，电流变化率di/dt与历史正常情况有明显区别，可在调度自动化系统内设置电流变化率异常告警信号，提醒调度员加以重视。

设定10kV断路器告警信号“电流异常”，告警判别逻辑为取断路器实时电流变化率di/dt与电流变化率历史平均值di/dt比较，若差值在20%内，则判断电流变化率正常，否则判断电流变化率异常。如公式（1）所示，当X大于20%时，自动化系统推送该断路器“电流异常”告警信号。为排除断路器分、合闸导致电流变化率突变而误发告警信号，可设置断路器分闸后及合闸10秒内闭锁“电流异常”告警信号。

4 10kV线路三相接地故障处置思路

当发生10kV配电线路三相接地故障时，故障一般会导致线路过流保护动作跳闸，但存在如上文分析的10kV甲线虽发生三相接地故障却未跳闸的特殊情况，此时调度员应根据告警信号、负荷突变情况、运行方式等现象综合分析，准确判明异常情况，采取正确思路隔离故障线路、发布故障信息，指挥运维单位查找故障点，在查找过程中可以采取分段、分片、分支、分设备的“排除法”，具体方法如上:（1）充分发挥配抢指挥中心及服务调度联动机制，结合广大用电客户反馈的用电设备异常信息查找故障，减少运行维护人员巡线时间。（2）组织运行维护人员断开线路前段或分支线开关后，对该线路进行分段排查，如线路无异常则试送前段线路。（3）如前段线路试送正常则说明故障点在该段线路的后段或分支线，可采用相同的方法尽快找到故障点并消除。（4）如查找发现故障点在线路的中段，则可断开该段线路前段、后段开关以隔离故障点，对前段线路送电，将后段线路转供至其联络线送电，同时组织人员迅速抢修。（5）对电缆线路故障可采用先隔离，后逐个排除的方法进行查找。

5 结束语

10kV配电线路接地故障不仅给供电企业造成损失，还会对社会的正常生产、生活产生严重影响，特别是三相接地对称故障，其危害性大且不易于判断。通过上述对10kV配电线路三相接地故障未跳闸事件原因及危害分析，探讨其处置、管控措施，希望对配网调度工作有一定帮助。只有从不同环节、不同方面采取多渠道的管控措施，才能保障电网的安全、稳定运行。