（海南电网有限责任公司琼海供电局海南省571400）
摘要：为提高供电可靠率，以架空线路为主的10kV系统中性点一般采用不接地方式运行，即系统发生单相接地故障时，并不构成短路，对地绝缘监测保护仅用于报警提示。线路发生短路或过负荷时，线路有三段阶梯电流主保护，依次为第Ⅰ段电流速断保护，动作时间0s；第Ⅱ段电流限时保护，延时动作时间0.5s；第Ⅲ段过电流保护，延时动作时间1.0~1.5s。在对线路空载变压器合闸充电时，沿线各台变压器产生的励磁涌流相互迭加，当达到电流保护整定值时，保护动作开关跳闸，造成合闸失败。本文结合具体实例对比进行分析。
关键词：10kV线路；合闸失败原因；防范措施
电力电缆线路是指采用电缆输送电能的输电及配电线路。随着经济的发展，城市电网规模不断扩大，电缆线路在输配电网中得到广泛应用。电缆线路主要由电缆、电缆中间接头、电缆终端头等组成，部分电力电缆线路还带有压力箱、压力和温度示警装置等配件。电缆线路中电缆中间接头是最薄弱的环节，绝缘耐受能力最差。电缆线路的主要优点为：①运行过程中不受外界自然气象条件的影响，如雷电、风雨、盐雾污秽等；②占地面积小，安全可靠，维护方便。其缺点主要为：①同样的导线截面条件下，输送电流比架空线路小；②投资建设费用大，并随着电压增高而增大；③事故修复时间长。因此，电力电缆线路在城市电网改造等对环境有特殊要求的场所、跨越施工等方面应用广泛。
由于电缆线路的分布电容很大，是等长度架空线路的15倍以上，所以电缆线路因容升效应而产生的过电压较同等长度的架空线路要严重得多。另外，在合闸过程中，由于电磁振荡现象存在，合闸过电压导致电缆线路末端电压升高，与容升电压叠加后使得线路末端电压出现极大值，可能会损坏电缆绝缘。因此，对电缆线路的运行操作，应特别考虑合闸过电压问题。在这一点上，应与架空线区别对待。
而电缆线路一旦发生故障，多为永久性故障，故障查找和维修时间较长，影响用户用电。鉴于近年来国内外曾出现过因操作电缆线路停送电导致绝缘击穿的事件，为避免因操作过电压导致电缆线路故障，有必要对电缆线路合闸过电压进行分析，并研究有效的防范措施。
1实例分析
1.1合闸过程
城南一线10kV公配线路T接52台配电变压器，总容量为13.8MVA。供电方式如图1所示，Sy为线路出口开关，Sf1~Sf5为线路分支开关。
在一次线路检修工作结束后，合上线路出口开关Sy时，线路第Ⅲ段过电流保护动作开关跳闸。工作组巡视检查线路，并未发现故障点。为查找问题原因，将线路分支开关（Sf1~Sf5）全部断开，从电源侧逐段线路进行送电，直至完成全部送电，并未发生运行异常现象。这种类似情况，其他10kV线路也曾发生过几次，此外全线路合闸送电（分支开关在合闸位置）均一次成功。
电源在空载变压器任何时间合闸，产生的励磁涌流均处在这两种极端状况范围之内。对于三相变压器，各相电压互为120°相位夹角，因此无论在何时合闸，总会有一相处在空载电流达到最大或接近最大励磁涌流，由于变压器绕组存在内阻，励磁涌流会由暂态分量逐渐衰减到正常运行时的稳态分量。衰减时间常数为T=L/R，其中L为绕组电感，R为绕组内阻。一般小容量变压器合闸后约0.1s就趋于稳定状态，大容量变压器将持续15s左右，全线路迭加后的励磁涌流衰减时间需更长一些，从故障录波器的图片上看，通常在1.5~2.0s时间后励磁涌流的幅值可衰减到50%及以下。
2事故原因分析
2.110kVFA动作分析
FA利用自动化装置或系统，监视配电线路的运行状况，及时发现线路故障，实现故障区间的定位与隔离以及非故障区间的恢复供电。
某10kVFA组成及动作原理简化。当F点发生相间短路永久性故障时，站内断路器FCB_1过流保护动作分开，向FA主站传送事故总信号。同时主站监测到分段开关FD_1和FD_2有过流信号，但FD_3无故障电流信息，据此FA系统将故障区域定位出故障点F点位于FD_2和FD_3之间；之后FA启动自愈，首先遥控跳开分段开关FD_2和分段开关FD_3，实现F点故障区域的隔离；然后遥控站内断路器FCB_1合闸，合上联络开关LL_1，完成自愈，实现非故障区域供电。
综上，FA启动的条件可总结为：断路器跳闸（不包括遥控引起的跳闸）；配网FA主站收到站内保护发来的过流、速断、接地等事故总信号；相应智能分段开关上传过流故障信息。
2.2麒麟四线重合不成自愈失败分析
麒麟站麒麟四线简化接线，其中故障点F发生单相接地故障，FA未启动自愈，故障点F未隔离，断路器重合闸失败，麒麟四线整条线路停运。
通过事故信息记录可以看出，C相过流后麒麟四线保护动作。同时从麒麟四线断路器开关位置分析，C相短路发生后断路器跳闸，2s之后断路器重合闸，但FA未达到启动自愈的条件，故障未隔离，重合闸失败，断路器重新跳闸，整条线路停运。2月23日21：40：48故障消除后，通知调度恢复送电，线路恢复正常运行。经配电二次班及检修人员检查发现，变电站出线开关跳闸后配网自动化主站未收到主网（变电站自动化）上传的保护动作信号，导致FA未启动，自愈终止。
3技术措施
3.1装设并联补偿电抗器
电容电流会随着电力电缆线路的增长而增大。因此，当电力电缆线路较长时，必须补偿电缆中的电容电流。目前，较常见的办法是设置专用的并联补偿电抗器，用三个单相电抗器接成Y形连接进行补偿。补偿后可增加线路的电抗，改变线路的谐振参数，进而可以削弱振荡电压。具体电抗的选择及补偿度需要根据电缆线路参数及长度进行整定。
3.2装设相控断路器
理论研究表明，合闸时电压幅值越高，在系统中形成的合闸暂态过电压越大，因此，为了有效抑制合闸过电压幅值，使用相控断路器在各相电压过零时合闸线路。EMTP中三相合闸时间分别设置为：A相1.722ms，B相8.391ms，C相14.056ms。电缆电压分布。与电缆电压分布相比，当使用相控断路器时，电缆各处电压幅值显著下降，表明相控断路器可有效限制系统合闸过电压，减少系统绝缘故障的发生。
可见，装设相控断路器后，通过控制合闸时间，在电压过零时合闸，可以大大减小电缆线路的合闸过电压，避免绝缘击穿现象的发生。
3.3装设合闸电阻
在合辅助触头时的第一阶段，电阻对振荡起阻尼作用，使过渡过程中的过电压最大值有所降低，电阻阻值越大，阻尼作用越大，过电压就越小，所以希望选用较大的阻值；经过8ms~15ms，开始合闸主触头的第二阶段，将电阻短接，使线路直接与电源相连，完成合闸操作。在第二阶段，电阻阻值越大，过电压也越大，所以希望选用较小的阻值。因此，合闸过电压的高低与电阻阻值有关，在某一适当的电阻下可将合闸过电压限制到最低。
装设合闸电阻后，电阻消耗了合闸的高频能量，平滑了波形，显著降低了合闸过电压。大量仿真结果表明，合闸时线路首末端电压最大值差别不大。当合闸电阻值大于等于300Ω时，合闸最大过电压出现在线路末端，且线路首末段电压差值在40kV以内。当合闸电阻在100~300Ω时，过电压相对而言较低，而电阻值低，其所需的能量就比较大。综合比较后，针对本文的算例可考虑取合闸电阻200Ω。
总之，自线路改造完成后运行2年多时间里，线路经过多次停送电，一直运行正常。对于单台大容量变压器送电，为抑制励磁涌流峰值，降低涌流暂态分量衰减的时间常数，使之尽快进入稳定状态，在变电站出口开关上串接一个电阻，合闸送电完成后自动短接切除，运行效果较好。抑制变压器励磁涌流有多种方法，应根据实际运行情况，采取有效措施，提高电力系统安全运行的可靠性。
参考文献：
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