10kV馈线零序过流跳闸分析

龙源期刊网馈线零序过流跳闸分析作者：谢嘉宁来源：《华中电力》2014年第04期摘要：近年来经常发生10kV馈线零序过流跳闸事故。10kV配电线路由于绝缘水平低的弱点，易发生由于雷击产生的过电压造成的绝缘故障，从而可能跳闸致使大面积停电，严重降低电力系统的可靠性和稳定性。为此，解决跳闸问题显得越来越重要，本文主要从避雷器和瓷瓶方面分析，找出跳闸原因与采取相应检测的方法。关键词：10kV零序过流避雷器瓷瓶引言10kV配电线路是我国电力系统中比较接近用户的一级配电线路，配电线路的距离相对比较长、绝缘又较低，而且跟高压相比中低压配电线路缺少相应的防雷措施，故而比较容易因雷击产生线路烧毁、跳闸停电等事故。特别雷雨季节是10kV配网线路故障的多发期，所有故障中最突出与最不容易查找的是零序过流故障，经过认真的统计分析，总结运行管理经验，利用科学的检测方法，找出因避雷器内部质量与瓷瓶破裂，引起的10kV馈线零序过流跳闸原因，对10kV馈线零序过流跳闸的故障查找提供指引。一避雷器内部质量原因造成的10kV馈线过流跳闸氧化锌避雷器是七十年代发展起来的一种新型避雷器，是用来保护电力系统中各种电气设备免受过电压损坏的电气产品，所以要求氧化锌阀片的非线性伏安特性十分优良。当过电压侵入时，流过阀片的电流迅速增大，同时限制了过电压的幅值，释放了过电压的能量，过后氧化锌阀片又恢复高阻状态，使电力系统正常工作，从而保护了电气设备的安全。然而，若使用不合格的避雷器就会使得电气设备得不到保护，还会引起线路跳闸与烧毁。下面就从避雷器的内部质量进行分析。避雷器内部质量原因是造成10kV馈线零序过流跳闸的主要原因之一，为了更好地对此进行解释，通过具体的例子进行分析。避雷器的基本情况如下：10kV户外氧化锌避雷器型号：YH5WS-17/50；直流1mA参考电压：≥25kV；安装位置在户外10kV架空线T接至10kV电缆进线隔离开关侧。馈线运行情况：（1）避雷器投运前，该馈线前三年均没发生零序跳闸故障。（2）避雷器投入运行后，一年内引起该线路频繁跳闸，开始2～3个月跳闸一次，后来发展到1个月左右就跳闸，跳闸的间隔时间缩短。（3）线路跳闸时天气晴朗，且挂接在该线路其它运行设备经检测均正常。（4）将该组避雷器更换后，线路运行正常。为了对上述情况的原因进行查找，对该组避雷器进行了试验分析。在试验时进行了预防性试验及密封性试验、避雷器解体后试验等。通过试验结果可以发现：直流U1mA及龙源期刊网下的泄漏电流测试是避雷器预防性试验，以直流电压和电流的方式来检验避雷器整体的动作特性和保护特性，试验合格，数据满足标准要求；使用抽气浸泡法进行密封试验（避雷器出厂试验的必检项目之一），以检验避雷器整体的密封性能，在规定的浸泡时间内，避雷器无连续性气泡溢出，试验合格。通过对避雷器解体后试验可以发现：1.解体后检查发现其中一相避雷器内部封闭筒体与阀片间存在间隙；2.阀片2毫秒方波通流容量试验（满足通流容量是考验阀片合格与否的关键指标，出厂试验必须抽检的项目之一；有些质量管控严格的厂家将此试验作为阀片的全检项目，对阀片进行封装前的必要筛选，以剔除不合格阀片），该组3只避雷器内部共计18片阀片，对每片阀片加2毫秒方波120A电流试验2次，发生击穿、闪络的阀片有8片；3.对阀片进行4/10微秒短时耐受电流试验（技术协议出厂试验必须抽检项目之一，主要考核阀片釉面的绝缘性能），从2毫秒方波通流容量试验通过的10片阀片中抽取2片阀片施加4/10微秒短时耐受电流45kA，发生闪络、崩缺的阀片有1只；4.阀片加速老化试验（型式试验项目，动作负载试验的一部分，主要考核阀片的热稳定和老化特性），从2毫秒方波通流容量试验合格10只中选取抽检1只做加速老化试验，试验电压2.74kV，试验时间161.2h，从试验结果可以看出，阀片的功率损耗和阻性电流值不断升高，且无趋于平稳的趋势，施加电压1h～2h后测量阀片功率损耗P1为1358mW，老化试验后在相同条件下测量阀片功率损耗P2为1887.9mW，两者比值K为1.39（P2/P1），超出产品技术性能的要求（参考值≤1.2）。从上述试验结果可看出，这组避雷器氧化锌阀片共有18片阀片，出厂试验时未经2毫秒方波通流容量试验的筛选，该组避雷器共有18片阀片，三相试验完成后不合格阀片10片，阀片不合格率56%，阀片4/10微秒短时耐受电流试验、阀片加速老化试验两个抽检项目均不合格，阀片性能参数不满足标准要求，可能存在原材料不良、工艺控制不良，内部存在气孔、层裂等制造工艺质量问题（作为避雷器主体的氧化锌阀片是避雷器的核心元件，生产工艺复杂，生产难度大，工艺配方的技术难度要求高）。结合前文所提到的运行情况，我们认为该组避雷器的内部阀片存在严重的质量问题，导致避雷器通流能力差，热稳定性能低，投入运行后，在运行电压的作用下，避雷器内部阀片发生老化，导致放电电压降低，通过的泄漏电流逐步增大（阀片长期发热，内部温度升高，温度越高，其耐受电压下降的越多，最终避雷器热击穿），导致线路零序电流增大，引起变电站出线10kV开关柜零序保护动作。保护动作后，线路停电，该组避雷器退出运行一段时间，其阀片的工作特性即氧化锌阀片的非线性伏安特性（阀片（MOV）为非线性阀片，具有非线性伏安特性，在低电压作用时具有高阀片，在过高的电压作用时呈低电阻，保持较低的残压，从而限制过电压对设备的影响，保护设备的绝缘不被损坏）恢复，又可以重新投入运行一段时间。同时，应该注意到，内部电阻片存在严重质量问题的避雷器在雷击时易导致避雷器内部闪络、爆炸等质量事故。二瓷瓶的影响及防护措施瓷瓶是一种绝缘子，瓷件（或玻璃件）是绝缘子的主要组成部分，它除了作为绝缘外，还具有较高的机械强度。为保证瓷件的机电强度，要求瓷质坚固、均匀、无气孔。为增加绝缘子龙源期刊网表面的抗电强度和抗湿污能力，瓷件常具有裙边和凸棱，并在瓷件表面涂以白色或有色的瓷釉，而瓷釉有较强的化学稳定性，且能增加绝缘子的机械强度。瓷瓶一般被用来支持与悬吊导线并保证其和杆塔以及横杆有充分的绝缘，可以保证在雨、雪、雾、冰等恶劣天气下有较强抗御能力，还要能经受住各种有害物质的腐蚀。因此，瓷瓶既要有良好的电气性能，又要有足够的机械强度。瓷瓶断裂故障是导致10kV馈线零序过流跳闸事故的危害性最大的一种故障且不容易发现。瓷瓶断裂主要是由于质量太差或者年久失修导致老化造成的，还有由于制造工艺或陶瓷配方有所变化造成生产的瓷器产品存在缺陷，瓷瓶抗弯、抗扭强度不足，加之部件的锈蚀，使机械操作力随着运行时间的加长而不断加大，造成瓷瓶受力过大而发生断裂。为了更好地对此进行解释，通过具体的例子进行分析。馈线运行的基本情况如下：110Kv某变电站某10Kv馈线零序过流跳闸，经现场巡视发现，某分支线T接的架空故障指示器指示后段故障，后段只T接一个露天配变台架。通过故障故障指示器的判断，故障点应该是在配变台架。现场排查故障：巡视人员对分支线隔离电网后，对台架四周地面与登台架进行查看，没有发现高杆树木，以及高空坠物与小动物尸体遗留在台架与地面上，10kV跌落熔断器没有跌落，发现固定配变引线的A相瓷瓶有细微的裂纹，将瓷瓶取下，现场采用绝缘摇测的方法进行检测。采用2500V及以上兆欧表进行测量，发现指针指向零，表明瓷瓶已短路，接着对其他台架设备与瓷瓶进行检查均没发现问题，更换瓷瓶后，恢复送电，线路正常运行。结束语避雷器和瓷瓶的正确使用对于防止10kV馈线零序过流跳闸有极大的帮助，我们在实际工作中可以根据当地的情况，正确选择与使用合适的避雷器和瓷瓶将有有利提高配电线路运行水平，从而降低雷雨天与操作过电压对线路的影响，使配电线路得到最大程度的保护。本文也可以为10kV馈线零序过流跳闸的故障查找提供指引，在此基础上还要进一步加强运维管理工作，以更好地适应新形势下电网的发展。参考文献[1]郑江，林苗.线路避雷器在防雷中的作用研究[J].电瓷避雷器，2006，（06）.[2]欧洲华.配电变压器受雷击分析与防雷措施[J].水利电力机械，2007，29（9）：50-54.[3]田新民，曾庆立.瓷瓶断裂原因及防护措施[J].（辽宁电力科学研究院，辽宁沈阳110006）