110kV外电源线路失压故障分析及线路风险研判

110kV外电源线路失压故障分析及线路风险研判

丁文

佛山市地铁运营有限公司

摘要：电力能源由于其环境友好、便于操作等优点，已逐步取代煤炭等落后能源。对于一个城市、行业的发展来说，优质的电能质量以及电力线路的敷设安全、方便、美观性均受到使用者的关注，因此安全可靠的电力电缆输电受到青睐。本文以地铁线路失压故障为切入点分析故障原因，并结合110kV外电源线路敷设路径及周边环境，对可能引起的故障及风险源进行风险研判。

关键词：外电源线路、失压、风险、故障

2021年5月13日地铁线路123开关过间隙零序保护动作跳闸，保护动作的开关：2#主变变高侧123开关、2#主变变低侧302开关、110kV母联100开关。跳闸事件发生后，供电人员查看SCADA报文及故障录波，对事件进行分析及处理。通过检查2#主变、GIS设备小车本体、T接高塔的情况，并综合调查分析，确认为2#主变间隙零序过流保护动作跳闸。

一、线路失压故障分析

1.一次设备检查

（1）供电人员检查2#主变温度正常，主变一次设备未见放电痕迹，无漏油痕迹、油位正常，2#主变未见明显异常。

（2）供电人员检查110kV 123开关、100开关、302开关GIS间隔各气室压力正常，GIS表面无异常，未发现放电痕迹，检查GIS设备未见明显异常。

（3）供电人员检查2#主变中性点间隙接地处有放电痕迹。

（4）检查110kV外电源T接高塔处设备未见明显异常。

2.开关保护动作分析

（1）供电人员现场查看所内SCADA报文显示123、100、302开关分闸，现场报文情况如图所示。

（2）供电人员现场查看2#主变高后备保护过流启动（未动作），间隙零序过流保护动作（动作跳闸），保护动作时现场高压侧A、B、C三相电流分别为905.3A、875.8A、904.2A，间隙零序电流值因故障录波屏未采样到相应数据显示为0A，结合现场主变的间隙放电痕迹判断，间隙放电电流大于整定值，符合保护出口情况。

图：故障时刻2#主变电流信息

（3）供电人员读取110kV II段进线故障电压波形如图1所示，根据现场故障录波情况确定故障发生时刻13:23:41，110kV II段进线A相单相接地故障，间隙零序二次值为256V，大于整定值。

①故障发生0.5s后2#主变间隙零序过流保护动作，线路侧故障仍未消除（如图1红色框），保护动作符合定值要求（如图2）；

②故障发生0.6s后供电局侧开关保护动作，线路侧电压降为0，线路侧故障消除。（如图1蓝色框）；

③故障发生1.8S后供电局侧开关重合闸成功，线路恢复有压（如图1绿色框）。

图1：2#主变故障录波波形

图2：间隙零序保护定值

综合上述分析，判断故障原因为110kV外部线路雷击导致线路单相接地故障，引起2#主变中性点间隙零序保护出口动作。由于该所外电线路的电源点为T接，因此当雷电波从架空线路侵入变电站到达变压器中性点以及系统单相接地会产生较高的雷电过电压或工频暂态过电压，对变压器中性点构成威胁，0.5s后中性点间隙保护动作，跳开主变压器，导致主所失电。

二、110KV外电源线路风险点

1．T接铁塔位于园林区域，铁塔两端存在树木侵入风险及绝缘子劣化、污闪、断落、导线弛度下降等风险隐患；

图：T接铁塔现状图

2．部分110kV线路路况复杂，大货车居多且电缆井位于马路中间区域，电缆井及电缆井盖容易被压坏且电缆井存在压塌风险，施工工程中已严格把关对电缆井及电缆井盖施工质量，但仍存部分电缆井盖被损坏的情况，运营接管后，需严密关注。

3.外电源线路采用拉管横穿马路，若该区段电缆发生故障，将给后期的电缆修复工作带来极大困难。

4．道路管网施工，电缆路径标识损坏，后期无法准确判断电缆位置。

三、110kV外电源线路风险风险管控及外电源电路故障预防

1.加强电缆巡视，防止电缆线路外力破坏

结合近期行业内电缆故障，很大一部分是由于外力机械损伤而造成的。巡视人员在巡视中应认真填写巡视记录，了解电缆周围实际情况。若遇电缆周边施工情况较密，可以视情况加密巡检次数。

2.选择合适的电缆类型

绝缘电缆的制造技术较成熟，成本低、寿命长、结构简单、制造方便。交联聚乙烯电缆不允许温升比油纸绝缘电缆的高，其工作允许场强也比油纸绝缘电缆的高，而且其敷设不受高落差限制。相同截面的电缆，交联聚乙烯电缆要比油纸绝缘电缆的允许长期截流量高出一档。因此在前期建设过程中，可以针对行业特殊性，指导电缆类型的选择。另外在设计联络、出厂验收工作中应认真核查电缆技术参数及试验报告，确保电缆质量合格。

3.施工环境应远离腐蚀

电缆周围环境不良，附近的土壤中含有酸碱溶液，氯化物等化学物质，会使电缆受到腐蚀。周围环境过于复杂或管理不善也为电缆的正常运营埋下隐患。

4.加强电缆施工前期建设，提高施工和运行质量

工程质量的好坏、运行方式的妥当与否，直接关系到电缆线路能否长期安全的运行。应加强对电缆施工、运行人员的技术培训，提高他们的技术水平，以提高施工、运行质量。施工中同时制定现场运作规程，业主在现场跟进施工过程中应严格控制每个施工环节，特别要注意隐蔽施工的施工质量。在施工结束后的验收阶段，应严格按照验收标准验收，把控好验收工作。

5.电缆周边的监控情况统计

对于电缆线路附近的监控设施，应及时联系当地街道或派出所、路政等部门，做好监控情况统计以及监控盲点了解。以备故障发生后及时调取监控，找到外力破坏线索，为故障处理及索赔工作做好准备。

6.电缆图纸的收集及路径定位等工作

（1）施工图纸及竣工图纸、设计资料往往是不可靠的，很多时候施工单位也不按图施工。建议以后新线建设中涉及主所电缆的，运营部门应尽早介入，在填埋之前掌握电缆长度、中间头位置等信息；

（2）参考建筑物往往是不可靠的，虽然有时候用起来很方便。工作人员应同时采用GPS定位、管线探测定位方式，准确定位电缆位置；

（3）在电缆上方做好标记，遭遇开挖后及时补充标识牌。

（4）若条件允许，制作110kV电缆信息储存系统及电缆巡视软件，收集整条线路电缆路径、设计资料、电缆周边环境及电缆规格型号、电缆周边施工历史纪录、电缆周边摄像头位置等信息，并将全部资料录入系统，安排专人维护更新。当发生电缆故障时，抢修人员输入相关故障位置信息，系统自动提供周边环境、电缆信息、施工纪录、图纸、摄像头状态等信息，从而使故障查找快速进行。

（5）制作好应急预案、处理流程等，以备故障发生后的各项工作能够及时得到指引。

四、总结

通过本次平文甲线故障分析及110kV外电源风险研究，较为系统的分析了外电源线路存在的风险及风险管控措施。110kV外电源线路在运行过程中，经常会反生一些不可控风险，对线路的运行管理造成严重影响，这就需要对110kV外电源线路进行系统的巡视及维护，确保外电源线路的安全运行。同时，确保外电源线路安全运行预防工作很重要，需做好电缆运行的技术管理，加强巡视和监护，适时关注线路负荷电流及温度，严格执行工艺规程，确保检修质量，使电缆线路运行安全得到充分保障、提高供电的稳定性。