王天霽，錢程亮，陳維佳

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司南京市江北新區(qū)供電分公司，江蘇 南京 210000）

配電網(wǎng)是提高電力系統(tǒng)運行效率與保證供電質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。近年來配電網(wǎng)單相斷線故障呈現(xiàn)多發(fā)態(tài)勢，斷線故障相較常見短路故障而言，故障特征較為隱蔽，不易被自動化設(shè)備識別，查找難度較大。此外，配電網(wǎng)斷線情況下可能激發(fā)斷線諧振，不僅會導致電力設(shè)備損壞，還可能引發(fā)連鎖故障。但在當前配電網(wǎng)故障處置流程中，對單相斷線故障特征及危害缺乏了解，尚無流程化的故障初判、故障點排查處置策略。因此，本文分析一起較為復雜的10kV 配電網(wǎng)單相斷線故障，分析故障產(chǎn)生原理，反思故障搶修過程中暴露的問題，總結(jié)單相斷線故障應對策略及斷線諧振識別、抑制方法，及后續(xù)運維提升措施，這對于提高運行維護水平、保障配電網(wǎng)安全可靠運行具有重要意義[1]。

1 故障簡況

2023 年04 月04 日11 時57 分，35kV 張村變10kV母線電壓不平衡。故障點為高北線#81 桿C 相銅鋁線夾斷裂。由于短信告知為單相接地故障，影響故障類型判斷，導致查找故障時間極長，搶修過程中多次試送失敗，影響用戶用電感知。又由于混合線路結(jié)構(gòu)特殊性，容性負載與感性負載大致相等，柱上開關(guān)合閘時進一步激發(fā)系統(tǒng)斷線諧振，母線相電壓升高至約2.5倍額定電壓。

2 故障處理過程

2023 年4 月4 日11 時57 分，35kV 張村變Ⅰ段母線電壓不平衡，同時10kV 高北線有用戶反映失電。

12 時39 分，匯報調(diào)度拉開高北線P1701 開關(guān)后，母線電壓正常，此時判斷故障點位于高北線P1701后段。

13 時27 分，經(jīng)運維人員查線，高北線全線未發(fā)現(xiàn)明顯故障點。匯報調(diào)度拉開P1731 開關(guān),合上P1701開關(guān)試送，此時線路后段有4.4kM 電纜線路。試送后母線電壓異常，立即拉開P1701 開關(guān)，母線電壓恢復。

14 時58 分，匯報調(diào)度拉開P1744 開關(guān)，合上P1731開關(guān)，合上P1701 開關(guān)再次試送，線路后段仍有電纜線路。試送后母線電壓異常，立即拉開P1701 開關(guān)，母線電壓恢復正常。此時判斷故障點位于P1701 至P17 44 之間。

15 時36 分，匯報調(diào)度保持P1744 開關(guān)在分位，合上P1303 開關(guān)，此時P1744 開關(guān)后段無電纜線路，母線電壓正常，高北線后段負荷由龍北線轉(zhuǎn)供。

17 時36 分，P1701至P1744開關(guān)之間線路查無問題，匯報調(diào)度將高北線P1701 開關(guān)至P1744 開關(guān)之間所有負荷斷開，合上P1701 開關(guān)，此時電纜線路全部隔離，試送空載線路成功，并開始逐個用戶試送。

18 時00 分，匯報調(diào)度合上高北線#3 環(huán)網(wǎng)柜101 時，試送電纜線路，母線電壓異常。立刻拉開高北線#3 環(huán)網(wǎng)柜101，電壓恢復正常。

18 時08 分至18 時33 分，依次合上高發(fā)支#10 桿令克、P1730、J1713、J1729，試送單個變壓器，送電正常。送電后，現(xiàn)場告變壓器均缺一相電，故一組人員向線路前段查線。

18 時42 分，調(diào)度告母線電壓異常，停止送電。

19 時09 分，現(xiàn)場查高北線#81 桿C 相銅鋁線夾斷裂，需停電處理。

19 時18 分，匯報調(diào)度后，現(xiàn)場拉開P1724 開關(guān)對高北線#81 桿進行處理。

20 時07 分，缺陷處理結(jié)束，匯報調(diào)度合上P1724，送電正常。

20 時42 分，匯報調(diào)度合上P1744 開關(guān)，拉開P1303開關(guān)，高北線恢復運方，供電正常。

3 故障分析

3.1 銅鋁線夾斷裂分析

單相斷線故障原因為高北線#81 桿C 相銅鋁線夾斷裂。從設(shè)備本體看，斷裂發(fā)生在銅鋁過渡連接處，斷口平整，并非在螺栓處或壓接處斷開，較大可能為產(chǎn)品質(zhì)量問題。從設(shè)備運行環(huán)境看，該銅鋁過渡線夾用于電纜線路與架空線路連接處，外部有絕緣護套包裹，因此可以排除運行中環(huán)境因素影響。

“最后一把？好，我也就仗義一回，我還用這五十萬和你賭，值吧？唉呀，五十萬贏一個借條，我怎么就這么仗義呢？”

根據(jù)DL/T 346-2010《設(shè)備線夾》規(guī)定，多種焊接方式均可應用于銅鋁過渡線夾制作。其中，閃光焊及摩擦焊兩種焊接方法生產(chǎn)的線夾稱為對接型式線夾。此類線夾由于工藝原因在銅鋁對接處存在焊縫，強度取決于焊接工藝，若焊接工藝較差，可能導致線夾斷裂。而其他種類銅鋁過渡線夾采用銅覆蓋于鋁的結(jié)構(gòu)處理銅鋁過渡部分，因此不會產(chǎn)生焊縫[2]。

結(jié)合現(xiàn)場故障點分析，該銅鋁線夾有整齊斷口。顯然銅鋁線夾斷裂具體原因是該金具制作時未采用性能較好的爆炸焊等方式進行焊接，而用對接焊、摩擦焊或釬焊法，造成連接處導電性能不佳且結(jié)合強度不高，長時間運行后發(fā)生斷裂，導致本次故障。

3.2 單相斷線導致母線電壓不平衡分析

故障發(fā)生時，由于發(fā)生單相斷線故障，導致母線電壓三相不平衡（UA=6.5kV,UB=4.6kV,UC=11kV）。故障特征表現(xiàn)為故障相C 相電壓升高，正常相電壓略微降低?，F(xiàn)簡要分析其電壓不平衡原理。

在通常情況下，Yψ（ψ=A,B,C）中的電容電納遠大于泄漏電導，因此計算時可忽略處理。式（3）可進一步簡化為：

系統(tǒng)正常運行時，網(wǎng)架三相參數(shù)對稱。發(fā)生斷線故障后，系統(tǒng)C 相對地電容減小，以極端情況為例，假設(shè)系統(tǒng)僅一條出線，該線路出口處C 相斷線后CC=0，則此時，10kV 中性點不接地（經(jīng)消弧線圈接地）系統(tǒng)，Eψ=5.8kV,一 相 斷 線 時極 限 值 為=2.9kV。設(shè)C相斷線，則（UA=5kV,UB=5kV,UC=8.7kV），與實際情況電壓較為接近。

根據(jù)上述原理判斷，11時57分（UA=6.5kV,UB=4.6kV,UC=11kV），18時42分（UA=5.3kV,UB=5.8kV,UC=11kV），均為斷線導致母線電壓不平衡。

3.3 斷線故障引發(fā)鐵磁諧振

兩次試送P1701開關(guān)時均出現(xiàn)兩相過電壓（UA=7kV,UB=14kV,UC=15kV），結(jié)合電壓特征及故障實際情況，判斷此時為斷線諧振。

電力系統(tǒng)在正常運行條件下，電感、電容串聯(lián)回路中感抗大于容抗，由于出現(xiàn)某種因素電感兩端電壓有所升高，使鐵芯飽和，感抗減小，當感抗變得小于容抗的時候，電路相位從感性變?yōu)槿菪裕纬上辔环D(zhuǎn)。這時回路中的電流忽然升高，電容、電感上的壓降也突然升高，形成過電壓。

在中低壓配電網(wǎng)中，采取中性點不接地（經(jīng)消弧線圈接地）方式，若發(fā)生斷線故障，將組成復雜多樣的非線性串聯(lián)諧振回路，導致出現(xiàn)諧振過電壓。此次故障中，10kV 高北線為混合線路，合斷路器試送時，儲能元件之間參數(shù)發(fā)生匹配，引起諧振現(xiàn)象，產(chǎn)生諧振過電壓。

4 暴露的問題及提升措施

4.1 銅鋁過渡線夾

銅鋁過渡線夾方面暴露的問題：一是銅鋁線夾斷裂發(fā)生在銅鋁過渡連接處，斷口平整，并非在螺栓處或壓接處斷開，較大可能為產(chǎn)品質(zhì)量存在問題，具體表現(xiàn)為產(chǎn)品在工廠設(shè)計選型、制造階段工藝較為粗糙，未能達到運行要求。二是故障線夾只印有型號，無廠家標示，無法追究廠家責任，反映出運維人員在設(shè)備投運前驗收階段存在疏忽。三是根據(jù)運維臺賬顯示，近一個月時間內(nèi)，運維人員未對該處銅鋁線夾進行紅外測溫及局放檢測，導致發(fā)展為單相斷線故障[3]。

根據(jù)以上問題，相應的提升措施：一是在設(shè)計選型階段應選用釬焊工藝制作的銅鋁過渡線夾。若選用其他種類焊接工藝制作的線夾，應有型式試驗合格證明。二是在施工及交接試驗階段，為預防開孔影響線夾強度，在對線夾開孔作業(yè)時，廠家應給出指導意見并確保作業(yè)后設(shè)備線夾無開口性缺陷。三是在日常運行階段，應由運維人員定期進行紅外測溫及局部放電檢測，對檢測結(jié)果異常的設(shè)備應及時記錄，并擇機更換。各單位采購的新設(shè)備線夾，驗收時若發(fā)現(xiàn)不合格線夾應及時退換，從根本上避免由于質(zhì)量不佳造成的線夾斷裂事故。

4.2 單相斷線故障研判及處置流程

故障搶修過程反映出配電運維人員對單相斷線故障的故障特征、故障排查方式、重點均較為陌生，故障處置流程中對單相斷線情況準備不足?，F(xiàn)有設(shè)備對單相斷線故障無研判和排查功能。具體表現(xiàn)：一是故障發(fā)生時故障告知短信根據(jù)母線電壓不平衡，判斷故障為單相接地，并發(fā)送短信告知配電運維人員。研判與實際情況不符，影響運維人員判斷。二是故障查找過程中，未意識到單相斷線故障可帶電運行的特點。因此故障查找過程中，主要排查P1701 后段線路，而故障點實際位于P1701 柱開前段，始終帶電運行。

相應優(yōu)化措施：一是優(yōu)化故障初步研判流程，對于電壓不平衡情況，根據(jù)三相電壓特征、中心點接地方式，分類為單相斷線、單相金屬性短路與單相高阻接地故障。二是加強理論知識學習，認識到單相斷線故障可帶電運行。若斷線點位于線路末端，對電壓無顯著影響。因此不能僅排查失電部分線路，應全線排查，并綜合利用用采系統(tǒng)信息，排查故障范圍。

4.3 斷線諧振識別及抑制措施

斷線諧振故障研判中暴露出三點問題：一是當電壓升高造成合閘電流聲較大時，結(jié)合母線電壓過高，運維人員未能判斷出線路諧振，反而誤判故障點位于柱開后。二是對混合線路中電纜線路處理沒有相應的方法，故障試送流程混亂。三是多次試送，造成母線電壓升高，極易引發(fā)次生故障[4]。

對于以上問題，提升措施：一是從理論角度加強斷線諧振原理學習。二是針對斷線諧振編寫事故預案，預先確立試送流程，避免多次試送。三是后續(xù)研發(fā)基于DSP 的斷線諧振識別及抑制裝置，輔助運維人員判斷故障類型[5]。

5 結(jié)語

配網(wǎng)單相斷線故障原因多樣，故障特征隱蔽，故障查找較為困難。因此，處理此類故障需要配電運維人員加強電力系統(tǒng)理論知識學習，完善故障查找及處置流程，從人員行為、自動化設(shè)備輔助功能、一次設(shè)備驗收等多個方面提升日常運維及故障應對水平，在減少斷線故障發(fā)生概率的同時，提高故障處理的效率，最大化縮短停電時長。