一起110kV變電站交流電源系統(tǒng)事故分析

摘 要：交流站用電系統(tǒng)是一個變電站的重要組成部分，交流站用電系統(tǒng)運行的可靠性直接影響電力一次系統(tǒng)的安全運行。本文介紹了一起由于運行人員操作不當(dāng)引起的交流電纜絕緣燒壞接地事故。同時通過對事故原因進行分析，提出了防范對策。

關(guān)鍵詞：變電站；站用電；失電；事故；防范對策

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.160

0 引言

交流站用電系統(tǒng)是一個變電站的重要組成部分，擔(dān)負了變電站開關(guān)儲能、主變冷卻器 、直流系統(tǒng)蓄電池充電等重要回路的供電任務(wù)，因此交流站用電系統(tǒng)運行的可靠性直接影響電力一次系統(tǒng)的安全運行 。為了提高站用電系統(tǒng)的運行可靠，一般變電站都使用兩路電源，有的重要變電站甚至使用三路電源。交流站用電系統(tǒng)同時還使用了自動投切功能，以保證站用電供電的連續(xù)性 。但是在使用了多路電源后，在站變并列時，也帶來了一些新的問題。本文介紹了一起由站用電系統(tǒng)自投站變并列運行導(dǎo)致的交流站用電事故。

1 事故情況簡述

2012年1月16日，110kV某變電站因運行人員操作不當(dāng)，導(dǎo)致交流系統(tǒng)發(fā)生10kV #1站用變電源和35kV #2站用變電源兩個變比不同的站用變強行并列，從而使該站交流系統(tǒng)出現(xiàn)較大環(huán)路電流，致使#1交流電源屏“110kV場地I路交流電源空氣開關(guān)”與“10kV場地I路交流電源空氣開關(guān)”以及#2交流電源屏“110kV場地II路交流電源空氣開關(guān)”與“10kV場地II路交流電源空氣開關(guān)”全部跳開，相關(guān)的電纜絕緣燒壞接地。

2 故障發(fā)生經(jīng)過及分析

2.1 該站交流站用電系統(tǒng)接線

如圖1所示，該站的交流系統(tǒng)是由兩路電源組成。其中#1電源是10kV/380V的站用變，#2電源是35kV/380V的站用變。該站站用電正常方式為：#1站變低壓側(cè) 11QS、12QS刀閘在合位，#2站用變低壓側(cè)21QS、22QS刀閘在合位。兩臺交流備自投都是運行在 “方式一”（#1電源為主供電源，#2電源為備用電源），自動切換開關(guān)1ATS合閘于#1站變，自動切換開關(guān)2ATS也合閘于#1站變，由#1站變帶全站的交流負荷。#1交流電源屏“110kV場地I路交流電源空氣開關(guān)”QF1和#2交流電源屏“110kV場地II路交流電源空氣開關(guān)”QF2均為合上位置。#1交流電源屏 “10kV場地I路交流電源空氣開關(guān)”以及#2交流電源屏 “10kV場地II路交流電源空氣開關(guān)”也同時投入。

2.2 故障發(fā)生經(jīng)過

2012年1月16日15：10分左右，該站運行人員對交流電源進行切換試驗操作（配合廠家對站用交流系統(tǒng)備自投進行檢查），斷開#2充電屏#1進線電源保險21QS（模擬#1站變斷電），此時交流電源系統(tǒng)自動將#2交流屏轉(zhuǎn)由#2站變供電，此時自動切換開關(guān)1ATS合閘于#1站變，自動切換開關(guān)2ATS合閘于#2站變，由#1站變帶一段交流母線負荷，#2站變帶二段交流母線負荷，如圖2所示，此時#1電源和#2電源出現(xiàn)了強行并列的情況。20分鐘后，交流屏QF1、QF2等空氣開關(guān)跳閘，監(jiān)控后臺 “站用變低壓側(cè)母線異常”光字牌亮。

2.3 故障分析

僅考慮接線組別的因素，主變采用的Y/Y/△-11的接線組別，于是35kV和10kV存在30°的相位差，如果并列運行，其電壓差為：

V

估算電纜長度為200米，截面為6mm2，其純銅電纜芯的阻值為

則可算出該環(huán)流可達

該站交流屏交流空開額定電流為63A，其脫扣特性如表1所示。

從上述計算所得可知，該環(huán)流未達到空氣開關(guān)速跳電流值（環(huán)流為184A，約為3In），交流空氣開關(guān)不能瞬時動作，約20分鐘后，空開才熱脫扣動作。環(huán)路運行的#1交流電源屏“110kV場地I路交流電源空氣開關(guān)”與“10kV場地I路交流電源空氣開關(guān)”，以及“#2交流電源屏110kV場地II路交流電源空氣開關(guān)”與“10kV場地II路交

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流電源空氣開關(guān)”均延時跳開，而長時間的大電流使相關(guān)的電纜絕緣燒壞。

2.4 事故結(jié)論

通過上述分析及現(xiàn)場檢驗，1月 16日異常跳閘的原因為運行人員操作不當(dāng)，導(dǎo)致交流系統(tǒng)發(fā)生10kV #1站用變電源和35kV #2站用變電源兩個變比不同的站用變強行并列，從而使該站交流系統(tǒng)出現(xiàn)較大環(huán)路電流，致使交流屏部分空氣開關(guān)熱脫扣，相關(guān)保護裝置失去電源，相關(guān)的電纜絕緣燒壞接地。

3 整改措施

此次交流系統(tǒng)故障首先源于運行方式的設(shè)置不正確，而運行人員在不了解運行方式的情況下盲目進行交流備自投的切換試驗所造成的。根據(jù)設(shè)計規(guī)定，斷路器、隔離開關(guān)的操作及加熱負荷，可采用按配電裝置區(qū)域劃分、分別接在兩段站用母線的下列雙回路供電方式之一，各區(qū)域分別設(shè)置環(huán)形供電網(wǎng)絡(luò)以開環(huán)運行，環(huán)網(wǎng)中間不設(shè)置刀開關(guān)，環(huán)網(wǎng)供電間隔不宜超過 8個。 環(huán)路供電具有供電方式靈活的優(yōu)點，不會因某個交流屏空開處故障而造成交流不能供電；但缺點是萬一來自兩個不同站變的空開同時合上將出現(xiàn)環(huán)流，甚至?xí)霈F(xiàn)類似本次故障的嚴重后果，因此必須在運行方面加于嚴格管理。

（1）重新審核變電站的二次規(guī)程及其相應(yīng)的典票，禁止采用環(huán)路供電方式的兩路空氣開關(guān)同時在兩個交流屏投入。梳理變電站交流電源配置情況，將環(huán)路供電或雙回路區(qū)域供電的聯(lián)絡(luò)開關(guān)找出，并打印標(biāo)簽，注明“正常運行，嚴禁投入” 。進行站用交流備自投的切換試驗時必須首先確認兩路空氣開關(guān)沒有同時投入以防交流環(huán)路運行，對運行人員開展相應(yīng)培訓(xùn)。

（2）將變電站的兩套站用電源屏運行模式改為“自動電源一”或“自動電源二”模式，保證兩條母線使用同一站變，對于有站外電源的，將站外電源站用變置備用狀態(tài)。由于使用單獨站變供電，需要定期做好站用電源切換試驗。

（3）對于雙回路供電的設(shè)備和裝置，對于可能出現(xiàn)合環(huán)情況的，在顯眼位置粘貼“禁止合環(huán)”的標(biāo)識，并且開關(guān)狀態(tài)標(biāo)識清晰，可以明確判斷在某個位置處于何種狀態(tài)。

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作者簡介：王石祥（1982-），男，湖南岳陽人，本科，工程師，研究方向：電氣系統(tǒng)及其自動化。