摘要：本文针对一起24kV环网柜进行线路切换时造成上级开关跳闸故障进行分析，阐明了线路中充电电缆接入时所造成的涌流现象，并提供了针对性的解决方案。
关键词：环网柜；线路涌流；线路切换；充电电缆
1 故障描述
如图1所示为该系统接线图，系统电压：24kV，中性点接地，右侧为电源侧重合器，左侧为通往下级架空线路的负荷开关，KKVVVV为2组环网柜，K为负荷开关单元，V为断路器单元。不带左侧负荷开关下级负载状态下重合器处运行电流大概为200-300A。
图1 线路系统图
施工方通过K1将下级线路接地，安装了K1到下级柱上负荷开关的电缆，安装后在柱上复合开关分闸状态下，K1分闸，然后将K3合闸，对K3到K1之间的电缆通电运行了7分钟，然后将K3分闸，再将K1合闸，此时柱上负荷开关还是分闸状态，在K1合闸瞬间，上级重合器跳闸，跳闸电流值为：A相593A，B相549A，C相339A，重合器设定定值为最小跳闸电流400A，延迟时间150ms。
2 故障分析
该项目安装完成后，对电缆及环网柜回路进行了绝缘测试，测试结果合格。该故障发生后，又对K1和柱上负荷开关之间的电缆进行了绝缘测试，测试结果合格。这意味着所有设备和连接电缆都处于良好状态。而上级重合器所显示的跳闸电流显然没有达到一般短路电流的数量级，对于这个问题，经过综合分析判定，认为该故障电流为合闸过程的涌流可能性比较大。
K1到K3之间为三相铠装式电缆，带接地屏蔽层，电缆截面240平方，电缆总长度200m，从K1到柱上负荷开关电缆长度为160m，从柱上负荷开关到K3电缆长度为40m。通过操作K1或K3合闸给电缆充电可能造成瞬态浪涌电流，如果电缆有残压（比如K3合闸后给电缆充电后），则浪涌电流则会高很多。
现场电路比较符合IEC 62271-306 条款9.2.2.6中所描述的电缆浪涌电流情况，其简化线路如下图所示，因此我们可以采用以下函数进行计算。
其中：
K1，K2——环网柜负荷开关单元
LS——电源侧电感
L1，L2——电缆1，电缆2以及母线间电感
Z1，Z2——电缆1和电缆2的浪涌阻抗
C1，C2——电缆1和电缆2的电容量
Lb——主线路及电缆连接的电感
在切换电缆时，如果电源侧电感大于电缆侧电感10倍以上，则电缆可以认为是一个电容器。在瞬态条件下，电缆可以用其浪涌阻抗表示。如下为单芯和三芯屏蔽电缆浪涌阻抗表达公式。
综上所述，由于重合器下端线路原有负载电路为200-300A，因此当出现浪涌电流时，线路中总的电流很容易超出重合器跳闸设定值，造成重合器跳闸。
3 解决方案
基于上述分析，认为开关K1的合闸操作自身不会造成线路的过电流，线路中的过电流是由于充电电缆的切入引起的浪涌电流，针对该问题，可通过以下几项措施解决该问题：
1）将重合器最小过流保护跳闸电流定值增加至600A，延迟时间设定为2-3秒，有效躲避浪涌电流造成的影响；
2）当将下级电缆切入系统时，可通过环网柜开关的接地操作，先将电缆残压释放掉，然后再进行合闸操作，从而有效降低电缆切入系统时的浪涌电流值。
结语
通过对该实际应用案例的分析，从理论层面阐明了电网系统中线路切换时浪涌电流对线路的影响，并从线路中开关保护设定以及操作方面，提供了切实可行的指导方案，有助于指导电力系统技术人员分析解决类似系统问题。
参考文献：
[1] IEC TR 62271-306：2012高压开关设备和控制装置.第306部分
[2] 邓烨，黄进.配网中自适应电流速断保护的应用[J].山西电子技术，2011，（1）：14-15，29.
[3] 印吉景 吴水兰 许云龙 刘洋 游建军.中低压线路速断保护躲涌流的改进措施[J].电力系统保护与控制，2012（22）：139-145
[4] 袁继国.解决励磁涌流引起线路不能合闸的方法探析[J].通讯世界，2017（01）：193-194
论文作者:汪旭
论文发表刊物:《电力设备》2018年第29期
论文发表时间:2019/3/27
标签：电缆论文; 浪涌论文; 电流论文; 线路论文; 负荷论文; 电感论文; 下级论文; 《电力设备》2018年第29期论文;