一次复杂的配网故障以及其录波特征所反应的开关异常

一次复杂的配网故障以及其录波特征所反应的开关异常

杨键权，王瑞，周鑫章，李冠霖

（深圳供电局有限公司，广东 深圳，518000）

摘要：此次通过研究某变电站10kV设备发生的一次复杂故障，针对其故障波形特征进行研究，提炼了10kV开关绝缘击穿时的电流波形特点，总结了高压开关出现的异常特征，为从事配网运维人员分析故障设备提供参考。

关键词：故障波形；开关拒动或绝缘击穿；配电；设备异常；隐性缺陷；识别缺陷方法

1. 事件简介

某日13：10，现场检查发现10kV兴利线F08零序I段保护动作、10kV接地变D01零序Ⅱ、Ⅲ段保护动作，501开关跳闸，10kV 1M失压，#1主变保护及10kV备自投装置没有保护动作信号。

14：15，现场检查10kV母线及除F08以外的间隔无异常，合上501开关，10kV 1M送电正常。

17：30，经过对F08进行检查，开关外观正常，机械特性试验合格，分合闸行程到位；保护装置交流采样板正常，采样精度符合标准，保护装置及二次回路未见异常，后将F08开关恢复运行。

第二天，几个专业的专家经过分析讨论，为全面排除各种故障可能，考虑到F08站外仍在修复过程中,具备停电条件，故申请F08开关转检修,进行开关断口耐压试验。

18：30，在F08开关停电过程中，发现开关分闸后B相带电显示器显示带电，考虑到操作风险及人身安全，故申请将10kV 1M停电后操作。

第三天01：00，将10kV 1M转至热备用，F08开关拉至检修位置。

01：30，10kV 1M恢复运行，F08开关在耐压试验中B相断口耐压击穿（A、C两相耐压32.9kV，B相1.8kV）。

02：48，在备用柜开关小车做完预试合格后，替换F08开关小车，送电正常。

2. 各保护元件动作情况详细分析
   1. 12时39分53秒、12时41分12秒，10kV兴利线F08保护启动记录与#1接地变D01保护启动记录一致，说明当时F08线路确实发生接地故障。
   2. 12时41分13秒044毫秒，10kV兴利线F08保护零序过流Ⅰ段动作（整定值0.4A，1秒），10kV 1M接地信号发生（整定值15V，1秒），零序保护持续时间74毫秒后返回，10kV 1M接地信号持续90毫秒后复归，F08保护装置检测到HWJ由1→0，断路器位置由1→0，TWJ位置由0→1，但其后F08保护重合闸没有动作记录，重合闸动作灯也没亮，保护启动元件在21秒748毫秒后才返回，此处保护动作行为不符合预期设定。后经调试验证，若保护检测到TWJ为1后，仍采集到有流（大于0.06A）的时间大于5秒，则重合闸放电。

在此期间，#1接地变D01两套保护均有启动，10kV 1M有接地信号，检查监控后台SOE没有发现10kV 1M其他间隔有保护启动记录。综上可以断定，12时41分12秒-13秒，10kV 1M上F08线路发生了接地故障，保护动作出口，但断路器主触头位置是否分开无法确定、保护装置交流采样板是否正常待检查。

2.3.12时41分33秒784毫秒，10kV兴利线F08保护发出“TWJ异常”告警信号，其动作条件为TWJ=1且装置有流（大于0.06A）延时10秒。此信号刚好是在F08保护启动返回后10秒发出，间接说明此时保护仍采集到小于零序启动值（0.4A）的小电流。

2.4.在12时43分53秒935毫秒～12时44分51秒015毫秒期间，10kV兴利线F08保护有2次持续时间约10秒的启动记录，但期间#1接地变D01两套保护动没有启动记录。根据故障情况推测导致F08保护启动的是零序电流，且幅值在0.4A以下，故#1接地变D01保护没有启动，F08保护零序过流Ⅰ段也没有动作。

2.5.12时44分54秒068毫秒，10kV兴利线F08保护再次启动，12时45分09秒244毫秒F08零序过流Ⅰ段保护动作（0.4A，1秒），故障电流1.43A。在此期间，F08保护一直有TWJ开入和TWJ异常信号。

12时45分08秒249毫秒，#1接地变D01两套保护均启动，2302毫秒后零序过流Ⅱ段保护动作（0.5A，2.3秒），2602毫秒后零序过流Ⅲ段保护动作（0.5A，2.6秒），故障电流约1.70A；12时45分09秒251毫秒，10kV 1M接地信号发生（15V，1秒）。在12时45分10秒974毫秒，#1接地变保护动作跳开#1变低501开关后，上述零序保护动作返回，接地信号消失。

2.6.在故障后复电过程中，除F08开关转冷备用外，其余间隔均送电正常，#1接地变保护没有启动，也间接证明接地故障由F08引起。如果10kV 1M其他间隔同时有接地故障但该间隔零序CT没有采集到电流，则此时#1接地变保护应该启动或动作跳闸。

综上可以断定，12时45分09秒-11秒，10kV 1M上F08线路发生了接地故障，保护动作出口，但断路器主触头位置是否分开无法确定、保护装置交流采样板是否正常待检查。接地故障由#1接地变D01跳开#1变低501开关后隔离。

图一：保护动作时序图一

图二：保护动作时序图二

3. 各装置动作录波分析

12:39时，线路保护未动作，接地变保护零序通道持续采集到600ms左右的零序电流，此时设备故障已经发生。

图六：接地变保护12:39录波

12:41线路保护动作，开关事故分闸。

图三：10kV兴利线F08线路保12:41录波

图四：接地变保护12:41录波（零序电流）

图五：10kV兴利线F08线路保12:43录波

12：44，10kV兴利线F08保护再次启动，零序过流Ⅰ段保护动作，26秒后 F08保护启动返回。12：45，接地变保护动作，#1主变变低501开关事故分闸，10kV1M失压。

图七：10kV兴利线F08线路保12:44录波（再次启动）

图八：接地变保护12:45录波（动作跳开#1变低501）

4. 为相关从业人员提供的故障分析经验

此事件给我们带来的启示是，10kV开关即使正确分闸，也有可能因为绝缘击穿等问题，造成类似开关拒动时的现象，即通过接地变保护扩大事故范围，引起10kV母线失压。与开关拒动不同的是，绝缘击穿时的故障电流不是持续的，具有一定的隐蔽性。在相关的事件事故处理过程中，故障分析人员可以通过仔细检查SOE及故障电流波形，对保护装置重合闸掉电、多次出现故障电流、有TWJ异常告警等异常进行分析，进一步确定故障点，确保设备健康复电。