浅析故障录波器在跳电故障分析中的应用

2021-01-06余志生

中国金属通报 2020年15期

余志生

（铜陵有色铜冠冶化分公司，安徽铜陵 244000）

随着社会的进步和经济的发展，人们的生活质量得到提高，人们对电能的依赖性也越来越大。顺应国家发展需要，全国各地新建了许多发电厂、变电所。电网规模的扩大也伴随着越来越多的故障问题，这些故障问题所引发的停电严重影响人们的生产生活。而故障录波器能快速、精确的找出这些故障问题，方便工作人员查明故障原因和解决故障问题，以最快速度让人们的生产生活回归正轨。本文采用案例的方式向读者介绍故障录波器在电力系统中的应用，通过故障动作动作的先后顺序判断故障地点，通过故障录波器记录的波形判断故障类型，分析保护动作情况。

1 故障录波器

故障录波器是提高电力系统安全运行的重要自动装置，当电力系统发生故障或振荡时，它能自动记录整个故障过程中各种电气量的变化，如：电压、电流、相位、功率、功率因数、谐波等，通过这些电气量的分析、比较，对分析处理故障、判断保护是否正确动作、提高电力系统安全运行水平均有着重要作用。

故障录波器的作用可分为以下三点：

（1）故障录波器能根据记录的波形正确的判断出电力系统、线路和设备故障发生的准确地点、发生过程、故障类型等，以便迅速排除故障和制定对策。

（2）故障录波器能分析继电保护和高压断路器的动作情况，及时发现设备缺陷，揭示电力系统中存在的问题。

（3）积累第一手的资料，加强对电力系统规律的认识，不断提高电力系统运行水平。

2 案例故障经过

2019年3 月5 日4：38分左右，某工厂110kV变电所电力负荷监控系统（SCADA）发出总降10kV<污酸污水II>I段过流动作（动作值131.03A，动作相:ABC相,CT比:40；短路电流动作值:5241.2A）故障报警，随后5S内，硫酸10kV配电室< 1#电容器>发出低电压动作（动作值18.86V，PT比:100）；硫酸10kV配电室<2#电容器>发出低电压动作（动作值9.28V，PT比:100）；余热发电10kV配电室<2#发电机主保护>热工保护动作；经各车间现场操作人员确认，除总降10kV<污酸污水II>出现电拉弧、高压配电柜炸裂现象，高压配电柜发现死老鼠一只以外，其余电气设备无异常现象。

截止5：15分，除总降10kV<污酸污水II>外，其余跳停设备恢复送电。

3 案例故障分析

总降主控电脑故障记录如图1所示。

图1 总降主控电脑故障记录

图2 总降10kV现场站故障录波图

由图3.1总降主控电脑故障记录可以看出总降10kV污酸污水II段最先动作，可以初步判断故障地点为总降10kV污酸污水II段线路段，后经过工作人员巡检排查后得出故障地点为总降10kV污酸污水II段出线柜。

总降10kV污酸污水II段出线柜跳电故障录波图如图2所示。

几种常见故障情况下的波形特征：

（1）单相接地故障。三相电流增大，故障相电流和零序电流大小相等且同相位，故障相电压有一定程度减小，同时有零序电压出现。

（2）相间接地故障。两个故障相的相电流大小相等，方向相反，没有零序电流。

（3）两相接地故障。两个故障相的电流突变增大，但两个电流之间的相位有角度差，变化的范围随着电阻值的不同在60°～180°之间变化，但有零序电流出现。

（4）三相接地故障或不接地故障。三相电流同步增大，没有零序电流和零序电压。

由图2总降10kV污酸污水II段出线柜跳电故障录波图可以看出：

（1）故障持续时间约3个波形长度的时间（60ms左右）。

（2）故障发生时，ABC三相电流急剧增大，母线电压迅速下降。故障相电流和零序相电流大小相等且同相位，故障相位电压有一定程度的减小。

（3）故障发生期间，不对称短路产生的零序电流始终存在。

结合几种常见故障情况下的波形特征和总降10kV污酸污水II段出线柜跳电故障录波图，可以初步判断故障类型为单相接地故障。

对总降污酸污水II段出线柜微机保护整定值的校核如下：

污酸污水2#变压器参数

型号：S10-M-1000/10

额定容量：1000kVA

额定电压：高压侧10±5%/低压侧0.4kV

额定电流：高压侧57.74/低压侧1443.4A

P0空载损耗：1.195kW

I0%空载电流：0.33

Pk负载损耗：10.349kW

Uk%短路阻抗：4.59%

联接组别：DYn11

总降10kV污酸污水II段瞬时电流速断保护计算保护定值33.26A 0S，其计算过程如下：

系统阻抗Xx=100/1000=0.1Ω

主变阻抗0.5Xt=0.5*10.83/100*100/20=0.5*0.5415=0.27075Ω

变压器系统计算参数：

S=1000kVA

d%=4.59

XT=4.59/100*100/1=4.59Ω

高压侧额定电流In=57.74A

CT=40

变压器高压侧三相短路电流

瞬时电流速断保护

（5）总降10kV污酸污水II段出线柜茵泰莱微机保护过流I段保护定值为34.5A 0S；CT变比：200/5，短路电流动作值：1380A，动作时间0S；

故总降10kV污酸污水II段出线柜茵泰莱微机保护过流I段保护定值设置合理，故障发生时其保护动作正确。因此，可以为其余跳电设备送电。

4 案例故障原因及处理

4.1 案例故障原因

综合现场保护动作信号、保护计算数据、故障录波器所记录的故障录波图形和工作人员现场检查，判定故障原因为：总降污酸污水II段出线柜跳电由老鼠引发出线电缆单相接地短路，产生拉弧，继而发生三相弧光接地短路，导致总降污酸污水II段三相接地短路，造成总降污酸污水II段瞬时电流速断保护动作，其电源母排（总降10kV母线）产生低电压，从而引发硫酸1#2#电容器低电压保护动作跳电。