10kV配电网合环倒电时线路跳闸事故探讨

摘 要：通过对一起10kV配电网合环倒电过程中出现的一系列线路故障跳闸事故，对环流产生原因、电缆故障原因进行分析探讨，提出一些建议，对配电网安全运行具有一定意义。

关键词：配电网；合环倒电；电缆故障

为了解决供电“最后一公里”问题，近几年配电网升级改造规模不断加大。大规模的老旧设备更换、技术升级改造致使合环倒电使用的愈加频繁。合环倒电可实现不停电转移负荷，提高供电可靠性，消除以往闭环倒电时短时停电对用户造成的不适感。但是合环时增大的电流，会对线路中绝缘薄弱点造成冲击，极有可能引发单相接地甚至短路跳闸事故。

1 事故前运行线路概况

图1为公司所属10kV线路，其正常运行时，10kV石七线与10kV复锦线开环运行，10kV石七线广山环网站101#开关作为联络开关，处于冷备用状态。如图1所示。

4月27日、5月11日、5月12日3天，公司对10kV石七线环网站进行配电自动化改造。需改造的环网站母线改为检修，环网站靠近石桥变侧负荷仍由石七线供给，靠近复兴变侧负荷由复锦线供给。环网停役、复役时，需要进行合环倒电操作，改变或恢复负荷供给方式。3天内两条拉手线路6次合环电流的冲击。

2 事故产生过程描述

2015年5月12日，10kV石七线中集环网站自动化改造（开关增加3遥功能，无中压线路工作）。中集环网站母线改为检修，上级环网科达环网站111#开关改为检修，下级锦都汇环网站101#开关改为检修。科达环网站靠近石桥变侧负荷仍由石七线供给，锦都汇环网站靠近复兴变侧负荷由复锦线供给。

施工完毕复役过程中，14：50分，运行人员执行“锦都汇环网站将中锦段101开关由冷备用改为运行”操作任务后，10kV复锦129线与10kV石七126线合环运行，此时，石桥变II母、复兴变I母B相同时接地。14：53分复锦129线过流三段跳闸，重合不成，同时石桥变II母、复兴变I母B相接地消失。14：55分，运行人员反映中锦段电缆分支箱爆炸，配调下令将锦都汇环网站将中锦段101开关改冷备用，中集环网站将中锦段111开关改冷备用。此时复锦129线与石七126线解环。15：40分，配调试送复锦线成功，母线短时接地后复锦129线过流一段跳闸。

事故查线得知14：50分复锦129线与石七126线合环运行后，石七126线中集环网站与锦都汇环网站之间中锦段电缆分支箱B相肘型头对地放电，进而引发短路故障。锦都汇环网站将中锦段101开关改冷备用后，故障点被隔离。试送复锦线时，复锦线一处电缆中间接头绝缘击穿，很快演变成相间短路。

3 事故原因分析

3.1 配电网合环倒电分析

配电网合环倒电，即通过操作柱上联络开关或者站所内中置柜、环网柜开关的形式，实现线路之间负荷不停电转供的过程。合环操作对电力用户不会造成短时停电的影响，但常常产生较大的合环电流。原因主要有以下两点：（1）合环的两条线路母线存在电压差或者相位差。同一10kV母线的两条出线之间合环，产生的合环电流较小。对于跨220kV变电站片区配网合环操作，因受220kV线路潮流及各个主变参数影响，合环电流较大。（2）两条母线对系统短路阻抗不同。即使两条合环线路母线电压数值相同，系统短路阻抗差异较大时也会产生很大合环电流。后经查OPEN3000系统，事故合环时，10kV复锦线原先运行电流54A，合环时增加至182A；10kV石七线原先运行电流25A，合环时增加至279A。合环电流在出线断路器保护定值范围内，但显然突变较为明显。尤其是10kV石七线，合环电流较运行电流激增近10倍。可见合环倒电确为此次事故诱因。

3.2 电缆接头故障分析

电缆中间接头及终端头始终为事故高发部位。由于电缆终端及中间接头改变电缆原有结构，电场分布出现变化，如果电缆附件未能将端口附近电场分布加以改善，电场分布过于集中，就会对绝缘造成损伤，随着运行时间的增加，故障风险逐步增加。因而规范的接头施工技术及合适的运行条件是十分必要的。

观察故障电缆分支箱接头，发现各处虽有灼烧痕迹，但保存较完好，只有肘型头应力锥下方冷缩附件炸开。分析为电缆终端头制作时，外半导电层及铜屏蔽层未能按照要求长度切削。肘型电缆附件应力锥下部包裹外半导电层长度不够，铜屏蔽层未能包裹在应力锥内。铜屏蔽层一端未接地，致使应力锥下部场强集中，产生电晕。如图2所示。

通过简化模型，可以认为铜屏蔽层上的感应电压为：U=■？鄢UN

C1线芯对未接地铜屏蔽层的电容；

C2未接地铜屏蔽处线芯对地电容。

由于感应电压的存在，长时间的局放作用使得绝缘水平一再降低。最终导致故障发生。

而10kV复锦线故障中间接头所处电缆井由于地势低洼，且周围存在较多小餐饮摊点，井内常年积蓄较多油污废水，中间接头浸泡其中，加速了绝缘老化、寿命衰减。

4 结论及建议

4.1 结论

此次合环倒电过程中出现的两起跳闸事故，主要原因是电缆接头处存在缺陷，运行环境较为恶劣，随着运行时间的增长，绝缘层程度下降。半个月时间内承受6次较大的合环电流冲击，进一步损伤了电缆接头的绝缘性能，引发事故。

4.2 建议

4.2.1 电缆终端头（中间接头）的制作应严格把控工艺。施工中存在不少人员凭经验制作电缆终端头（中间接头）的情况，这是错误的。应对照说明书，严格把控电缆各层的切削尺寸、附件套装位置，按照要求涂抹硅脂、切削倒角。注意施工细节，不可在灰尘大湿度大的环境下施工，切削时不要损伤电缆绝缘层等。

4.2.2 加强巡视、重视缺陷处理。电缆中间接头浸泡在污水中，电缆分支箱防火封堵不严，地下潮气进入等问题并不属于紧急缺陷，暂时不影响线路的安全运行。但长时间潮气的侵蚀、污秽的腐蚀会逐步损伤绝缘，缩短电缆运行年限。发现此类问题应该及时处理，尤其电缆井内抽水，更应该常态化进行，确保电缆运行环境良好。

4.2.3 合理安排配网停电施工。将一条线路拆分成数段，连续多日对各段分别进行施工。优点是每日工作量较小且可控，单日停电面积及影响用户数较少。缺点也较为明显。首先每日的安全措施不同，有一定的安全隐患。其次每日停一个区段必然伴随着倒电的发生。短时间内多次的合环倒电，对开关类设备的机械寿命有所影响、合环电流的冲击对设备绝缘以及线路上的薄弱点都是不小的冲击。既然工程已经立项，停电施工不可避免，最好在最短的时间内进行更多的工作。

4.2.4 优选合环线路及合环点。文章中叙述的连续两起故障，虽然合环电流过大只是诱因，但依然具有警示意义。涉及合环倒电，应考虑两条合环线路母线电压差值及对系统的短路阻抗，在保证躲过出线断路器保护定值的情况下，还应考虑合环电流是否会对馈线上设备绝缘及寿命造成影响。

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作者简介：石林（1990，03-），男，汉族，江苏徐州，本科学历，助工，国网徐州供电公司配电运检室配电运检工。