淺析故障錄波器在跳電故障分析中的應用

余志生

（銅陵有色銅冠冶化分公司，安徽 銅陵 244000）

隨著社會的進步和經濟的發展，人們的生活質量得到提高，人們對電能的依賴性也越來越大。順應國家發展需要，全國各地新建了許多發電廠、變電所。電網規模的擴大也伴隨著越來越多的故障問題，這些故障問題所引發的停電嚴重影響人們的生產生活。而故障錄波器能快速、精確的找出這些故障問題，方便工作人員查明故障原因和解決故障問題，以最快速度讓人們的生產生活回歸正軌。本文采用案例的方式向讀者介紹故障錄波器在電力系統中的應用，通過故障動作動作的先后順序判斷故障地點，通過故障錄波器記錄的波形判斷故障類型，分析保護動作情況。

1 故障錄波器

故障錄波器是提高電力系統安全運行的重要自動裝置，當電力系統發生故障或振蕩時，它能自動記錄整個故障過程中各種電氣量的變化，如：電壓、電流、相位、功率、功率因數、諧波等，通過這些電氣量的分析、比較，對分析處理故障、判斷保護是否正確動作、提高電力系統安全運行水平均有著重要作用。

故障錄波器的作用可分為以下三點：

（1）故障錄波器能根據記錄的波形正確的判斷出電力系統、線路和設備故障發生的準確地點、發生過程、故障類型等，以便迅速排除故障和制定對策。

（2）故障錄波器能分析繼電保護和高壓斷路器的動作情況，及時發現設備缺陷，揭示電力系統中存在的問題。

（3）積累第一手的資料，加強對電力系統規律的認識，不斷提高電力系統運行水平。

2 案例故障經過

2019年3 月5 日4：38分左右，某工廠110kV變電所電力負荷監控系統（SCADA）發出總降10kV<污酸污水II>I段過流動作（動作值131.03A，動作相:ABC相,CT比:40；短路電流動作值:5241.2A）故障報警，隨后5S內，硫酸10kV配電室< 1#電容器>發出低電壓動作（動作值18.86V，PT比:100）；硫酸10kV配電室<2#電容器>發出低電壓動作（動作值9.28V，PT比:100）；余熱發電10kV配電室<2#發電機主保護>熱工保護動作；經各車間現場操作人員確認，除總降10kV<污酸污水II>出現電拉弧、高壓配電柜炸裂現象，高壓配電柜發現死老鼠一只以外，其余電氣設備無異?，F象。

截止5：15分，除總降10kV<污酸污水II>外，其余跳停設備恢復送電。

3 案例故障分析

總降主控電腦故障記錄如圖1所示。

圖1 總降主控電腦故障記錄

圖2 總降10kV現場站故障錄波圖

由圖3.1總降主控電腦故障記錄可以看出總降10kV污酸污水II段最先動作，可以初步判斷故障地點為總降10kV污酸污水II段線路段，后經過工作人員巡檢排查后得出故障地點為總降10kV污酸污水II段出線柜。

總降10kV污酸污水II段出線柜跳電故障錄波圖如圖2所示。

幾種常見故障情況下的波形特征：

（1）單相接地故障。三相電流增大，故障相電流和零序電流大小相等且同相位，故障相電壓有一定程度減小，同時有零序電壓出現。

（2）相間接地故障。兩個故障相的相電流大小相等，方向相反，沒有零序電流。

（3）兩相接地故障。兩個故障相的電流突變增大，但兩個電流之間的相位有角度差，變化的范圍隨著電阻值的不同在60°～180°之間變化，但有零序電流出現。

（4）三相接地故障或不接地故障。三相電流同步增大，沒有零序電流和零序電壓。

由圖2總降10kV污酸污水II段出線柜跳電故障錄波圖可以看出：

（1）故障持續時間約3個波形長度的時間（60ms左右）。

（2）故障發生時，ABC三相電流急劇增大，母線電壓迅速下降。故障相電流和零序相電流大小相等且同相位，故障相位電壓有一定程度的減小。

（3）故障發生期間，不對稱短路產生的零序電流始終存在。

結合幾種常見故障情況下的波形特征和總降10kV污酸污水II段出線柜跳電故障錄波圖，可以初步判斷故障類型為單相接地故障。

對總降污酸污水II段出線柜微機保護整定值的校核如下：

污酸污水2#變壓器參數

型號：S10-M-1000/10

額定容量：1000kVA

額定電壓：高壓側10±5%/低壓側0.4kV

額定電流：高壓側57.74/低壓側1443.4A

P0空載損耗：1.195kW

I0%空載電流：0.33

Pk負載損耗：10.349kW

Uk%短路阻抗：4.59%

聯接組別：DYn11

總降10kV污酸污水II段瞬時電流速斷保護計算保護定值33.26A 0S，其計算過程如下：

系統阻抗Xx=100/1000=0.1Ω

主變阻抗0.5Xt=0.5*10.83/100*100/20=0.5*0.5415=0.27075Ω

變壓器系統計算參數：

S=1000kVA

d%=4.59

XT=4.59/100*100/1=4.59Ω

高壓側額定電流In=57.74A

CT=40

變壓器高壓側三相短路電流

瞬時電流速斷保護

（5）總降10kV污酸污水II段出線柜茵泰萊微機保護過流I段保護定值為34.5A 0S；CT變比：200/5，短路電流動作值：1380A，動作時間0S；

故總降10kV污酸污水II段出線柜茵泰萊微機保護過流I段保護定值設置合理，故障發生時其保護動作正確。因此，可以為其余跳電設備送電。

4 案例故障原因及處理

4.1 案例故障原因

綜合現場保護動作信號、保護計算數據、故障錄波器所記錄的故障錄波圖形和工作人員現場檢查，判定故障原因為：總降污酸污水II段出線柜跳電由老鼠引發出線電纜單相接地短路，產生拉弧，繼而發生三相弧光接地短路，導致總降污酸污水II段三相接地短路，造成總降污酸污水II段瞬時電流速斷保護動作，其電源母排（總降10kV母線）產生低電壓，從而引發硫酸1#2#電容器低電壓保護動作跳電。

4.2 案例故障處理

故障點及故障原因初步查明后于1小時內恢復了其余跳電設備供電。故障出線柜經過后續電氣實驗室檢測，由于速斷電流較大，斷路器動觸頭存在銹蝕情況，電流互感器爆裂，出線電纜三相對地絕緣不合格；予以維修更換。

4 結語

通過故障錄波器提供數據初步分析得出的故障地點和故障類型與最終結果基本相同，可以看出故障錄波器能幫助工作人員精確、快速的查找故障原因，大大提高了工作人員的動作效率，降低了工作人員的工作量和工作強度，明顯縮短了故障處理時間，有效的減少因故障問題給人們生產生活帶來的不必要的損失。