110kV變電站全站失電事故分析

徐 英，庫 霞，周銀行

（1.山西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030021；2.朔州市平朔煤矸石發(fā)電有限公司發(fā)電部，山西 朔州 036800）

110kV變電站全站失電事故分析

徐 英1，庫 霞2，周銀行2

（1.山西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030021；2.朔州市平朔煤矸石發(fā)電有限公司發(fā)電部，山西 朔州 036800）

本文從某110kV變電站母線避雷器故障導(dǎo)致相鄰多個110kV變電站全站失電事故入手，根據(jù)對事故前運行方式、事故過程、保護動作情況以及故障錄波圖的分析，得出故障原因及存在的問題，提出解決措施，有利于保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

繼電保護；全站停電；事故分析；110kV變電站

隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和計算機技術(shù)、通訊技術(shù)的不斷進步，繼電保護正向著計算機化、網(wǎng)絡(luò)化、保護、測量、控制、數(shù)據(jù)通信一體化和人工智能化方向快速發(fā)展。在電力系統(tǒng)出現(xiàn)異常運行狀態(tài)時，繼電保護裝置就能預(yù)先發(fā)信號通知值班人員進行處理，可起到預(yù)防故障發(fā)生的作用；一旦發(fā)生故障，繼電保護裝置通過快速跳閘，起到把故障影響限制在最小范圍內(nèi)，因此，繼電保護對保證系統(tǒng)安全運行和電能質(zhì)量、防止故障擴大和事故發(fā)生，起著極其重要的作用，是電力系統(tǒng)必不可少的組成部分。故有關(guān)《規(guī)程》規(guī)定：電力系統(tǒng)中所有投入運行的設(shè)備，都必須配置有相應(yīng)的繼電保護裝置。

為了保證繼電保護能確實完成其在電力系統(tǒng)中所承擔(dān)的任務(wù)和作用，對繼電保護裝置提出了四個基本要求，分別是：

（1）選擇性，保護裝置的動作應(yīng)只切除故障設(shè)備，或使故障的影響范圍限制在最小；

（2）速動性，保護裝置應(yīng)盡可能快地切除短路故障，滿足速動性要求必須注意兩個問題，其一切除故障時間為繼電保護的動作時間和斷路器的跳閘時間之和，其二保護的速動性要求是相對的，不同電壓等級的電網(wǎng)，要求不同；

（3）靈敏性，保護裝置對于其保護范圍內(nèi)發(fā)生的各種金屬性短路故障，應(yīng)具有足夠的反應(yīng)能力，其與選擇性密切相關(guān)，在電力系統(tǒng)故障時，故障設(shè)備的保護必須先能夠靈敏地反應(yīng)故障，才可能有選擇性地切除故障，故有選擇性地切除故障的保護，必須同時具有靈敏性；

（4）可靠性，保護裝置應(yīng)處在良好的工作狀態(tài)下，在保護裝置不該動作時應(yīng)可靠地不動作，而在保護裝置該動作時應(yīng)可靠地動作，其與保護裝置本身的制造、安裝質(zhì)量有關(guān)，同時也與運行維護水平有關(guān)。此四性既相互密切聯(lián)系，又相互矛盾，在確定保護方案時，須從電力系統(tǒng)的實際出發(fā)，分清主次，以求最優(yōu)情況的統(tǒng)一?，F(xiàn)就一例110kV變電站全站失壓的事故進行介紹，并詳細分析事故原因。

1 事故前運行方式

電氣主接圖如圖1所示，正常運行方式下，B站經(jīng)甲線通過A站與系統(tǒng)連接，C、D兩變電站均為帶小電源變電站。B變電站110kV側(cè)采用單母線分段接線方式，110kV甲線123、乙線124、丙線122、丁線120、分段開關(guān)100、1#主變101開關(guān)、2#主變102開關(guān)處于運行狀態(tài)。A站141開關(guān)運行，C電廠升壓站195開關(guān)運行。

圖1 B變電站電氣主接線圖

2 事故經(jīng)過分析

7月6日11 時08分，B站丙線122開關(guān)距離I段保護動作，開關(guān)跳閘，重合后距離后加速保護動作，動作情況如表1所示；A站141開關(guān)距離II段保護動作，未重合；致使B站全站失電。

表1 B站丙線122保護動作情況

A站141開關(guān)保護動作情況：141接地距離II段保護動作，開關(guān)跳閘，未重合。

3 事故原因分析

經(jīng)檢查B站110kV線路保護錄波數(shù)據(jù)，如圖2～圖5所示，甲線123開關(guān)B相故障電流二次值45.7A（CT變比300/5，折合一次值約2743A），丙線122開關(guān)B相故障電流二次值5.8A（CT變比600/5，折合一次值約704A），乙線124開關(guān)B相故障電流二次值32.8A（CT變比 600/5，折合一次值約 3939A），丁線120開關(guān)無故障電流。

圖2 甲線123開關(guān)故障錄波圖

圖3 丙線122開關(guān)故障錄波圖

圖4 乙線124開關(guān)故障錄波圖

圖5 丁線120開關(guān)故障錄波圖

由錄波數(shù)據(jù)分析認為，故障點不在丙線，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)丙線122保護CT極性接反，故保護屬于誤動。推測故障發(fā)生在乙線，由于乙線線路較短，且投入縱聯(lián)差動保護，排除線路故障，確定故障發(fā)生在對側(cè)C站站內(nèi)。經(jīng)相關(guān)部門聯(lián)系得知，C電廠母線B相避雷器爆炸，造成B相永久接地。進一步驗證了上述推測正確。到C電廠現(xiàn)場查看，發(fā)現(xiàn)110kV母線母差保護退出，致使母線故障不能快速切除故障，造成此次故障保護越級動作，致使B變電站全站失壓。

電力系統(tǒng)繼電保護和安全自動裝置的功能是在合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)前提下，保證電力系統(tǒng)和電力設(shè)備的安全運行。規(guī)程中規(guī)定，電力系統(tǒng)中的電力設(shè)備和線路，應(yīng)裝設(shè)短路故障和異常運行的保護裝置。電力設(shè)備和線路短路故障的保護應(yīng)有主保護和后備保護，必要時可增設(shè)輔助保護。對發(fā)電廠和變電所的35kV～110kV電壓的母線，在下列情況下，應(yīng)裝設(shè)專用的母線保護，110kV雙母線；110kV單母線、重要發(fā)電廠或110kV以上重要變電所的35kV～66kV母線，需要快速切除母線上的故障時；35kV～66kV電力網(wǎng)中，主要變電所的35kV～66kV雙母線或分段單母線需快速而有選擇地切除一段或一組母線上的故障，以保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行和可靠供電。

通過此次事故暴露出的問題：

（1）C站母線保護未正確投入運行，可見C電廠升壓站管理混亂，運行部門對二次設(shè)備運行不重視。

（2）110kV乙線124開關(guān)無后備保護，不滿足系統(tǒng)運行要求，是造成此次事故的主要原因?！兑?guī)程》規(guī)定：電力設(shè)備和線路短路故障的保護應(yīng)有主保護和后備保護，必要時可增設(shè)輔助保護。由于乙線124開關(guān)無后備保護，造成不能有選擇地切斷故障，致使停電范圍擴大。

（3）B站丙線122保護CT極性反，致使丙線122開關(guān)保護誤動，對事故分析造成了誤導(dǎo)。互感器的極性問題與繼電保護裝置能否正確工作有直接的關(guān)系，電流互感器、單相電壓互感器（或三相電壓互感器的一相）的一、二次側(cè)都有兩個引出端子，任何一側(cè)的引出端子用錯，都會使二次電流或電壓的相位變化，影響測量儀表和繼電保護的正確動作（3），因此必須按照極性端子正確接線。由于B站距離保護電流互感器極性接反，造成本來是區(qū)外故障，保護不該動作，結(jié)果保護誤動作。

（4）141開關(guān)未投重合閘，致使保護動作后不能重合。采用重合閘的目的有兩個，其一保證并列運行系統(tǒng)的穩(wěn)定性；其二盡快恢復(fù)瞬時性故障元件的供電，從而自動恢復(fù)整個系統(tǒng)的正常運行。在本次事故中，由于是永久性故障，減少了故障對系統(tǒng)的沖擊，但若為瞬時性故障，則會造成A站向B站供電失敗。對1kV及以上的架空線路和電纜與架空線路的混合線路，當(dāng)其上有斷路器時，就應(yīng)裝設(shè)自動重合閘。

4 處理措施

針對此次變電站全站失電原因分析，為避免類似事件再次發(fā)生，特制訂如下措施：

（1）管理方面：不論是變電站還是電廠均應(yīng)加強管理，提高對二次系統(tǒng)、保護重要性的認識，普及相關(guān)知識，必要時進行相關(guān)知識培訓(xùn)，確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，同時應(yīng)根據(jù)規(guī)程規(guī)定，配置合適的保護，不能無保護運行。

（2）運行方面：加強日常巡視，運行人員除了熟知運行知識外，還應(yīng)了解相關(guān)保護知識，明確無保護或保護配置不合理時發(fā)生故障，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性運行的重要性，做到及時發(fā)現(xiàn)問題，及時處理，把事故控制在最小范圍內(nèi)。

（3）調(diào)試方面：做為保護調(diào)試人員，應(yīng)該在每次定檢或是二次回路重新接線后，認真進行電流互感器極性測試，防止因極性問題造成保護誤動或拒動，調(diào)試中要秉承“雞蛋里面挑骨頭”的工作作風(fēng)，認真檢查各個項目，不得遺漏；要對調(diào)試結(jié)果負責(zé)，做到“誰調(diào)試，誰負責(zé)”。具體的應(yīng)從以下幾方面采取措施：

1）對B站丙線122開關(guān)保護電流極性進行更改，認真進行極性測試，確保極性正確無誤；

2）協(xié)助相關(guān)部門與定值計算部門聯(lián)系，核對B站124開關(guān)保護定值，查明未投后備保護的原因，盡快投入后備保護，確保系統(tǒng)安全運行；

3）建議聯(lián)系運行調(diào)度部門，投入A站141開關(guān)保護重合閘，確保線路瞬時故障時，向B站可靠供電。

經(jīng)過緊急處理，已經(jīng)恢復(fù)供電。

5 結(jié)論

通過由于站外母線避雷器故障引發(fā)變電站內(nèi)全站失電的事故分析，暴露出管理、繼電保護調(diào)試、整定計算及運行的諸多問題，說明二次系統(tǒng)對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行十分重要，不管是管理人員、運行人員還是保護調(diào)試人員，都應(yīng)該提高認識，明確繼電保護對電力系統(tǒng)安全運行的重要性，在日常巡視或是定檢中，應(yīng)加強對二次回路、繼電保護設(shè)備的維護和調(diào)試，按照規(guī)程規(guī)定，做好檢查和記錄，不放過任何一個環(huán)節(jié)，同時，針對此次事故，應(yīng)及時安排一次全面檢查，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

[1]李麗嬌，齊云秋.電力系統(tǒng)繼電保護[M].北京：中國電力出版社，2005.

[2]GB/T14285-2006，繼電保護及安全自動裝置技術(shù)規(guī)程[S].

[3]國家電力調(diào)度通信中心編.電力系統(tǒng)繼電保護實用技術(shù)問答[M].第二版.北京：中國電力出版社，1999.

[4]李瑩雯，周云峰.一起線路保護拒動的案例分析[J].四川電力技術(shù)，2011，34（6）30-31.

[5]楊智睿，郝文海.220kV麻池變電站失電事故分析與處理[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2012，30（4）76-79.

Fault Analysis of110kV Substation Blockout

XU Ying1，KU Xia2，ZHOU Yin-hang2

(1.ShanxiVocational TechnicalCollege of Electric Power，ShanxiTaiyuan 030021，China；2.Shuozhou City Pingshuo CoalGangue Power Company Limited power department，Shuozhou Shanxi036800，China)

Power grid accident ofmany of 110kV substations blockout occured and is induced by the fault of the bus lightening guard，According to analyze runningmode before accident、The processof the accident、the action of protection and Faults recorder，concluding the cause of accident and existing problem，Put forward themeasures to solve the accident，itcan ensure the grid stable operation.

relay protection；substation blockout；faultanalysis；110kV substation

TH122

B

1672-545X（2014）04-0227-03

2014-01-11

徐 英（1982—），女，山西大同人，碩士研究生，研究方向：電力系統(tǒng)繼電保護；庫 霞（1978—），女，山西朔州人，大學(xué)?？疲?，研究方向：電力系統(tǒng)發(fā)電廠；周銀行（1976—），男，陜西禮泉人，大學(xué)?？?，助工，研究方向：電力系統(tǒng)發(fā)電廠。