配电自动化——小电流接地故障多级暂态方向保护应用“案件”分享

山东科汇电力自动化股份有限公司(简称:科汇股份,证券代码:688681)长期致力于小电流接地故障检测技术与产品研发,是暂态原理实现小电流接地故障检测是发明者、实践者和倡导者;独特的暂态原理接地故障保护技术,解决长期困扰电网公司的配电线路接地、断线、碰树等故障检测难题,减少触电事故与电气火灾,获山东省科技进步一等奖等多项省部级奖励。本文选取一典型的线路碰树导致的歇性电弧故障定位“案件”与您分享,共同提高山林电气火灾治理水平。


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一、“案件”概述

2019年7月10日下午13时许,TA供电公司调度供服中心在10分钟左右的时间内,连续收到110kV DL变电站小电流接地故障选线保护装置关于GZ线及其XZ支线085D分支开关保护装置(FTU)上报的多条接地故障告警信息。调度中心工作人员根据告警信息,结合该线路走廊环境以及当时的大风天气,判断为树枝频繁短时间接触XZ支线造成的接地故障,估计因接地时间较短,接地保护未跳闸。随即安排运维人员直接赶往“事发现场”,迅速在现场确认085D分支开关下游300米处有明显的树枝灼烧痕迹,符合多次故障告警信息的特征。


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二、“案发”过程

01.变电站小电流接地故障选线保护装置告警

2019年7月10日下午13时许,TA供电公司调度供服中心收到该公司下辖的110kV DL变电站小电流接地故障选线保护装置的多条接地故障告警信息,选线结果为10kV GZ线。

工作人员调取110kV DL变电站小电流接地故障选线保护装置的接地故障选线记录,可以看到,7月10日下午13时许,在短时间内监测到多次接地故障,约50分钟后故障恢复。


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小电流接地故障选线保护装置设置的告警延时时间为3s、保护跳闸延时为14s。该时段选线装置总共记录到超过30次GZ线接地故障,其中8次故障持续时间超过3s而未达到保护跳闸延时时限,仅将告警信息通过综自系统上报调度供服中心,其他不超过3s的故障记录仅在装置内保存,未上报调度供服中心。


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分析故障录波可以看出本次故障为典型的高阻接地故障,且为不稳定的电弧故障,接地故障过渡电阻最小时约800欧姆,部分间歇性电弧时过渡电阻为数千欧姆。该线路大部分途经村民种植的林区,树木生长茂盛,线路维护工作复杂。根据录波与线路环境初步判断为树线矛盾造成的高阻间歇性电弧故障。

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02.线路小电流接地故障保护装置告警

查阅调度供服中心故障记录信息,调度供服中心在7月10日下午13时许接到变电站小电流接地故障保护装置关于GZ线接地告警的同时,收到GZ线XZ支线085D分支开关接地保护装置(FTU)上报的多条接地故障告警信息。调取XZ支线085D分支开关接地保护装置记录,确认装置该时段检测到多次接地故障,由于各次故障电弧自行熄灭,持续时间低于配置的保护动作延时时限11s未跳闸。

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由于同一时段该线路其它分支线并无接地故障信息,根据接地故障多级暂态方向保护的工作原理确定为GZ线XZ支线085D分支开关下游发生单相接地故障。结合当时该区域大风天气,判断为树枝频繁短时间接触XZ支线造成的高阻接地故障。

三、“案发”现场

调度供服中心根据收到的故障信息及判断结果,将巡线范围由原来的10kV GZ线全线缩小至XZ支线085D分支开关下游的较小范围,安排运维人员直接前往该具体区域巡查,迅速在现场确认085D分支开关下游300米处有明显的树枝灼烧痕迹,故障类型符合本次故障录波的特征。

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运行人员确认故障点后,立即组织了该区域线路环境综合治理,做到了线路隐患快速定位查找和排除,保证了供电安全和供电可靠性。

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四、“案件”总结

小电流接地故障多级暂态方向保护根据线路开关属性(位置)配置阶梯动作时限,实现小电流接地故障快速定位与保护动作的选择性,不需要通信与主站配合,简单、可靠。既解决了瞬时性接地故障直接跳闸导致的供电可靠性问题,又避免了永久性接地故障带来的人身触电和电气火灾的风险。此外,暂态方向保护原理不受检测点下游电容电流和接地点过渡电阻的影响,灵敏度高,是配电网小电流接地故障快速定位处置的有效手段。


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本“案”中,10kV GZ线路为小电流接地故障多发区段,线路走廊部分穿越5A级景区的山林,碰树故障多间歇性燃弧,极易引发山林火灾,危害极大。过去对于此类故障需要运维人员长时间带故障巡线,耗费大量人力物力,由于环境复杂,部分故障无法确定故障位置,导致隐患长期存在。在该起典型间歇性电弧接地故障处理过程中,变电站小电流接地故障选线保护装置与线路接地保护(FTU)通过暂态方向保护时间级差配合,准确定位了接地故障区段,大大缩短了运维人员的巡线时间,根据巡查结果即刻进行了线路环境治理,避免了永久性接地故障的发生和山林电气火灾的风险。

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