變電站非跳閘故障與跳閘故障探討

摘 要：文章就變電站跳閘故障和非跳閘故障的主要類型以及相關(guān)措施進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞:變電站；非跳閘故障；跳閘故障

中圖分類號：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）17-0116-02

變電站一旦發(fā)生事故，要求值班人員能夠及時準(zhǔn)確地判斷故障設(shè)別、故障范圍和故障性質(zhì)，并且對故障原因進(jìn)行初步預(yù)測，及時向調(diào)度人員匯報(bào)現(xiàn)場事故情況，根據(jù)調(diào)度指令進(jìn)行操作。這些都要求值班人員對于變電站的故障類型等了如指掌。

1 非跳閘故障類型

在變電站中最常見的非跳閘故障主要是指10 kV非直接接地系統(tǒng)中的接地故障、PT熔絲熔斷故障和系統(tǒng)鐵磁諧振等。

在中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)中，為了監(jiān)視系統(tǒng)絕緣狀況，發(fā)電廠、變電站的母線上通常都接有Y0接線的電磁式電壓互感器。母線電磁式電壓互感器（PT）的輔助線圈的開口三角側(cè)接有電壓繼電器，在10 kV不直接接地系統(tǒng)或者是電源中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中，只要發(fā)生以上故障中任何一種，系統(tǒng)的測控裝置就會給出“10 kV系統(tǒng)接地”信號。這是因?yàn)橄到y(tǒng)三相參數(shù)平衡時，輔助線圈的開口三角電壓幾乎為零，但是在系統(tǒng)發(fā)生接地故障、PT高壓熔絲熔斷、鐵磁諧振或者斷線故障時，系統(tǒng)三相參數(shù)失衡，三相電壓不平衡造成；當(dāng)三角側(cè)電壓達(dá)到一定值時，電壓繼電器就會動作，給出系統(tǒng)接地信號。

因此，僅僅根據(jù)系統(tǒng)接地信號是不能判定小電流接地系統(tǒng)故障類型的，必須結(jié)合其他現(xiàn)象給出判斷，主要包括以下幾個方面。

1.1 單相接地故障

系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，系統(tǒng)母線遙測電壓往往出現(xiàn)一相電壓降低或者為零，且另外兩相電壓升高超過相電壓值且小于線電壓值的現(xiàn)象。

10 kV不接地系統(tǒng)允許系統(tǒng)接地不間斷運(yùn)行約2小時足有，期間值班人員有充足的時間可以查找系統(tǒng)接地線路。在沒有失地選線裝置時，可以采用試送法或者試?yán)ㄟM(jìn)行判斷，或者也可以采用斷開母聯(lián)斷路器以縮小查找范圍的方法進(jìn)行故障查找。

1.2 PT高壓熔絲熔斷故障

PT高壓熔絲熔斷故障表現(xiàn)為母線遙測電壓一相或者兩相電壓為零，另外兩相或者一相為相電壓。

10 kV PT高壓熔斷的常見原因有兩點(diǎn)：一是母線PT容量太小，熔斷電流小，與實(shí)際不匹配。這屬于保險(xiǎn)自身質(zhì)量問題，在長時間的運(yùn)行過程中容易引起PT高壓熔斷器熔斷。因此，在采購過程中，需要合理計(jì)算保險(xiǎn)容量，嚴(yán)格控制進(jìn)貨質(zhì)量，采購合格的產(chǎn)品。二是系統(tǒng)電壓過高。10 kV電力系統(tǒng)的系統(tǒng)電壓正常值范圍為10～10.7 kV，如果系統(tǒng)長期高電壓運(yùn)行，斷路器處于臨界熔斷電壓附近，容易造成熔斷器因過熱而熔斷。這就要求運(yùn)行人員對系統(tǒng)母線電壓升高有較高的警覺性，及時調(diào)壓，避免熔絲熔斷。

1.3 諧振故障

系統(tǒng)諧振主要表現(xiàn)為：母線遙測電壓一相降低、兩相升高至線電壓或者高于線電壓，或者出現(xiàn)諧波諧振過電壓（三相電壓同時升高）。

母線電磁式電壓互感器屬于鐵磁元件，其勵磁特性具有非線性特征。正常情況下，PT鐵芯未飽和，其電感值很大；系統(tǒng)線路發(fā)生瞬間弧光接地或者投切斷路器時，系統(tǒng)電壓瞬間升高致使PT鐵芯趨于飽和，其電感值極具下降，當(dāng)系統(tǒng)自振頻率和電源頻率接近時，系統(tǒng)產(chǎn)生鐵磁諧振現(xiàn)象。通常，鐵磁諧振可以通過投切接地補(bǔ)償裝置或者系統(tǒng)合解環(huán)進(jìn)行消諧。

2 跳閘故障類型

跳閘故障可以根據(jù)故障點(diǎn)不同分為三大類：單一線路開關(guān)跳閘、主變低壓側(cè)開關(guān)跳閘和主變?nèi)齻?cè)跳閘故障。

2.1 單一線路開關(guān)跳閘故障

對于單一的線路開關(guān)跳閘故障，首先應(yīng)該對保護(hù)動作、開關(guān)變位情況進(jìn)行檢查，同時也應(yīng)該對主保護(hù)動作情況進(jìn)行檢查。檢查范圍應(yīng)該重點(diǎn)放在線路CT至出線部分；當(dāng)該段無異常情況時，再對跳閘開關(guān)、三相拐臂和開關(guān)位置指示器進(jìn)行重點(diǎn)檢查，比如說液壓機(jī)構(gòu)壓力是否正常，彈簧機(jī)構(gòu)彈簧儲能是否正常等。對于負(fù)荷比較重要的非電纜線路，在重合閘無動作情況下，可以申請一次強(qiáng)行送電。

2.2 主變低壓側(cè)開關(guān)跳閘故障

主變低壓側(cè)開關(guān)跳閘故障主要是指母線故障、保護(hù)越級跳閘故障和開關(guān)誤動作故障。保護(hù)越級跳閘故障包含了保護(hù)拒動和開關(guān)拒動故障。在判斷主變低壓側(cè)具體故障類型時，需要結(jié)合二次側(cè)和一次設(shè)備的檢查情況作出綜合判斷。在檢查保護(hù)時要同時檢查主變的保護(hù)和線路保護(hù)，對于主變低壓側(cè)過電流保護(hù)動作，可以兼顧檢查保護(hù)動作情況和站內(nèi)設(shè)備檢查情況。

①僅主變低壓側(cè)過電流保護(hù)動作。在出現(xiàn)主變低壓側(cè)過電流保護(hù)動作情況下，首先應(yīng)該對主變低壓側(cè)開關(guān)誤動和線路開關(guān)拒動兩種情況予以排除，接著需要對故障位置進(jìn)行判斷：是母線故障還是線路故障。在進(jìn)行判斷的過程中，需要結(jié)合對電氣設(shè)備的檢查結(jié)論進(jìn)行。對一次設(shè)備的檢查，重點(diǎn)要放在對設(shè)備的保護(hù)壓板是否有漏投和線路開關(guān)操作電源空開是否跳開兩方面。同時，也應(yīng)該對變電站內(nèi)的主變低壓側(cè)過電流保護(hù)區(qū)進(jìn)行重點(diǎn)檢查，檢查范圍包括主變低壓側(cè)CT至母線，至所有與母線相連接的設(shè)備，最后至線路的出口。

②伴有線路保護(hù)動作的主變低壓側(cè)過流保護(hù)動作。出現(xiàn)主變保護(hù)和線路保護(hù)同時動作，并且線路開關(guān)沒有跳閘的情況時，一般可以斷定為線路故障。此時，對設(shè)備的巡視工作應(yīng)該拓展范圍至線路檢查和對故障線路CT到線路出口段的檢查。也只有在確保主變低壓側(cè)CT到線路CT段線路無異常狀況時，才能判斷為線路故障開關(guān)拒動。

③無保護(hù)動作。如果出現(xiàn)開關(guān)跳閘但是卻沒有保護(hù)動作信號的情況，必須對設(shè)備故障是因?yàn)橹绷鲀牲c(diǎn)接地開關(guān)跳閘，還是因?yàn)楸Ｗo(hù)動作而無信號，或者是開關(guān)自由脫扣進(jìn)行詳細(xì)檢查。在檢查過程中，需要對直流絕緣測量裝置有沒有接地報(bào)警信號給予重視。如果判斷故障是因?yàn)橹绷鹘拥匾鸬模枰⒓磳κУ攸c(diǎn)進(jìn)行查找并予以隔離，以避免事故范圍擴(kuò)大。

2.3 主變?nèi)齻?cè)開關(guān)跳閘故障

主變內(nèi)部故障、差動保護(hù)區(qū)故障、與主變低壓側(cè)母線相連接線路故障或者是母線故障等都有可能引起主變?nèi)齻?cè)開關(guān)跳閘故障。其中，與主變低壓側(cè)母線相連線路故障引起的越級故障主要是因?yàn)榫€路保護(hù)拒動或者是保護(hù)動作而開關(guān)拒動，而主變低壓側(cè)過電流保護(hù)拒動或者是主開關(guān)拒動。主變低壓側(cè)母線故障引發(fā)越級故障是因?yàn)楣收蟼?cè)低壓過電流保護(hù)拒動或者是故障側(cè)主開關(guān)拒動。在判斷主變?nèi)齻?cè)開關(guān)跳閘故障產(chǎn)生的具體原因時，應(yīng)該結(jié)合對一次設(shè)備的檢查報(bào)告和對保護(hù)動作信號的分析進(jìn)行。

2.3.1 主變內(nèi)部故障或二次回路故障

主變內(nèi)部故障或者二次回路故障的具體表現(xiàn)就是瓦斯保護(hù)動作。此時，需要對變壓器本身進(jìn)行重點(diǎn)檢查，檢查變壓器是有著火、變形，檢查呼吸器是否噴油，檢查壓力釋放閥是否有動作和噴油現(xiàn)象。還應(yīng)該對二次回路的接地和短路情況進(jìn)行檢查。采集瓦斯繼電器中的氣體進(jìn)行色譜分析，根據(jù)氣體的特征和可燃性可以對故障性質(zhì)進(jìn)行判斷。

2.3.2 保護(hù)誤動

保護(hù)出現(xiàn)誤動作，通常差動保護(hù)動作。通過對主變油色、油位、套管、瓦斯繼電器等進(jìn)行細(xì)致檢查后，如果檢查結(jié)果顯示主變和差動保護(hù)區(qū)都沒有異常情況，則可以斷定是保護(hù)誤動作。差動保護(hù)能反映主變內(nèi)部線圈匝間、相間的短路故障，差動保護(hù)動作時，需要對主變?nèi)齻?cè)主CT間的一次設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)檢查，包括主變本身。

2.3.3 特殊情況

當(dāng)出現(xiàn)主變高壓側(cè)負(fù)荷電壓閉鎖過電流保護(hù)動作時，其故障原因分析較為復(fù)雜，需要結(jié)合主變低壓側(cè)的保護(hù)配置關(guān)系進(jìn)行，與變壓器的運(yùn)行方式也有一定的關(guān)系。

通常主變低壓側(cè)保護(hù)配置分兩種情況：一是三圈變，主變低壓側(cè)配置獨(dú)立的過流保護(hù)；二是自耦變，主變低壓側(cè)和高壓側(cè)共用一套保護(hù)。

例如在兩臺220 kV主變系統(tǒng)中，220 kV、110 kV側(cè)并列運(yùn)行，如果主變220 kV側(cè)復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)動作，同時線路速斷保護(hù)動作或者是速斷、過流保護(hù)同時動作，則可以判定故障為線路故障。此時，保護(hù)動作，故障線路的開關(guān)拒動產(chǎn)生越級至10 kV側(cè)，而主變10 kV側(cè)的過電流保護(hù)拒動越級至220 kV側(cè)，這是故障檢測范圍可相應(yīng)減小。重點(diǎn)對保護(hù)動作線路CT到線路出口段的一次設(shè)備進(jìn)行檢查，對主變10 kV側(cè)的過電流保護(hù)壓板的接觸情況和漏投情況進(jìn)行檢查，同時兼顧開關(guān)控制回線連接情況。

3 結(jié) 語

變電站的安全關(guān)系重大，在處理變電站事故時需要盡可能防止事故擴(kuò)大，盡可能消除事故根源，盡可能減小事故停電范圍并及時恢復(fù)供電。在發(fā)生事故后，運(yùn)行人員必須保持冷靜的頭腦，做到快、準(zhǔn)、穩(wěn)，及時上報(bào)。

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