一起更換35 kV TV高壓熔斷器過程中備自投裝置動作的分析

牟 黎，馬彥飛，竇昊寧，翟晨龍，宋志明，賈 濤，姜一濤

（1.國網(wǎng)技術(shù)學(xué)院，山東 濟(jì)南 250002；2.國網(wǎng)濟(jì)南供電公司，山東 濟(jì)南 250001）

0 引言

我國電力系統(tǒng)中，10 kV、35 kV配電系統(tǒng)普遍采用中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式［1］。在發(fā)生單相接地的情況下，非接地相電壓將上升至線電壓，該過程中鐵磁諧振和低頻非線性振蕩過電壓造成TV高壓熔斷器熔斷的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生［2-3］。當(dāng)發(fā)生熔斷器熔斷時(shí)，運(yùn)維人員需將TV轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)后對其熔斷器進(jìn)行更換［4］。

依據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在對TV高壓熔斷器進(jìn)行更換時(shí)，無需將TV二次側(cè)進(jìn)行并列，允許相應(yīng)母線電壓出現(xiàn)短暫消失，但會影響相關(guān)的保護(hù)及自動化設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。其中，備自投裝置“無壓無流”動作條件中的“無壓”條件將會因TV檢修狀態(tài)而得到滿足［5］，極易造成備自投裝置誤動作，需要現(xiàn)場運(yùn)維人員加強(qiáng)安全意識。

2017年9月10日，某110 kV變電站發(fā)出35 kVⅠ段母線TV斷線信號，運(yùn)維人員現(xiàn)場檢查確認(rèn)為TV U相高壓熔斷器熔斷，在對35 kVⅠ段母線TV轉(zhuǎn)檢修操作前，運(yùn)維人員將35 kV系統(tǒng)備自投裝置跳閘出口壓板停用，成功避免了一起備自投裝置誤動作事故。該案例非常具有典型性，現(xiàn)將本次處理過程分析如下。

1 備自投裝置工作原理

備自投裝置其工作原理是當(dāng)主供電源因故失壓后，由備自投裝置動作出口先將主供電源可靠斷開，再將備用電源自動投入，保證對負(fù)荷持續(xù)供電，是保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、提高供電可靠性的重要自動化設(shè)備［6］。

以本次案例發(fā)生的變電站為例，其一次接線圖如圖1所示。該站分為110 kV、35 kV、10 kV 3個(gè)電壓等級，110 kV系統(tǒng)為內(nèi)橋接線方式，35 kV和10 kV系統(tǒng)均為單母線分段接線，兩臺變壓器均為Y／Y／△接線［7］。正常運(yùn)行方式為正義線101開關(guān)接110 kVⅠ段母線供1號主變，韓義線107開關(guān)接110 kVⅡ段母線供2號主變，110 kV備投內(nèi)橋104開關(guān)。1號主變35 kV側(cè)301開關(guān)接35 kVⅠ段母線，2號主變35 kV側(cè)309開關(guān)接35 kVⅡ段母線供實(shí)驗(yàn)I線（306）、實(shí)驗(yàn)Ⅱ線（307），35 kV 備投Ⅰ、Ⅱ分段 305 開關(guān)。1號主變10 kV側(cè)001開關(guān)接10 kVⅠ段母線供若干負(fù)荷，2號主變10 kV側(cè)016開關(guān)接10 kVⅡ母線供若干負(fù)荷，10 kV備投Ⅰ、Ⅱ分段015開關(guān)。

該站35 kV備投裝置分為備投1號主變35 kV側(cè)301開關(guān)方式、備投2號主變35 kV側(cè)309開關(guān)方式、備投35 kVⅠ、Ⅱ分段305開關(guān)方式，其引入35 kVⅠ、Ⅱ段母線TV電壓作為電壓判據(jù)，引入1號主變35 kV側(cè)301開關(guān)、2號主變35 kV側(cè)309開關(guān)TA電流作為電流判據(jù)。不同備投方式的充、放電條件及動作條件如表 1所示［8］。

該站35 kV備投裝置可實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)方式判別［9］，可根據(jù)1號主變35 kV側(cè)301開關(guān)、2號主變35 kV側(cè)309開關(guān)、35 kVⅠ、Ⅱ分段305開關(guān)的位置自動判別相應(yīng)的備投方式，如表2所示。因此，在實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)35 kV系統(tǒng)運(yùn)行方式發(fā)生變更時(shí)，現(xiàn)場操作人員無需對35 kV備投方式進(jìn)行手動調(diào)整。

圖1 110 kV內(nèi)橋變電站接線圖

表1 不同備自投方式充、放電及動作條件

表2 35 kV備投方式開關(guān)位置對應(yīng)表

2 高壓熔斷器熔斷處理流程

目前，實(shí)際運(yùn)行中的變壓器低壓側(cè)繞組為△接線，當(dāng)發(fā)生單相金屬性接地時(shí)，接地相電壓降低至零，非接地相電壓上升至線電壓，此時(shí)，允許變壓器在接地情況下運(yùn)行2 h［10］。但由于接地瞬間鐵磁諧振和低頻非線性振蕩過電壓以及接地過程中的線電壓造成TV高壓熔斷器熔斷的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。當(dāng)發(fā)生TV高壓熔斷器熔斷時(shí)，熔斷相電壓將至零，非熔斷相電壓不變。同時(shí)，保護(hù)裝置因零序電壓超過保護(hù)定值而發(fā)母線接地信號，對比TV高壓熔斷器熔斷與母線單相接地象征，如表 3所示［11］。

表3 TV高壓熔斷器熔斷與母線單相接地象征對比

通過表3可以看出，TV高壓熔斷器熔斷與母線單相接地象征具有一定相似之處。實(shí)際運(yùn)行中，由于TV高壓熔斷器熔斷更多是非完全熔斷以及母線接地通常為非金屬性接地，增加了判別二者的復(fù)雜性，需要現(xiàn)場運(yùn)行人員提高警惕。

以圖1所示變電站為例，當(dāng)發(fā)生35 kVⅠ段母線TV高壓熔斷器熔斷時(shí)，需要將TV轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)進(jìn)行更換。為了防止TV檢修時(shí)母線失壓造成相應(yīng)保護(hù)及自動裝置正常運(yùn)行狀態(tài)受到影響，需要先將35 kVⅠ段母線由1號主變調(diào)2號主變供電，再將35 kVⅠ、Ⅱ段母線電壓二次并列，然后將35 kVⅠ段母線TV轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)。該過程涉及到110 kV系統(tǒng)運(yùn)行方式調(diào)整，處理過程比較繁瑣。因此，為了更快地處理此類異常，典型的處理方式是直接將35 kVⅠ段母線TV轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)對熔斷器進(jìn)行更換而不需對其他一、二次系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，允許母線短時(shí)失壓，但處理過程應(yīng)盡快完成。

3 案例分析

2017年9月10日15∶17，該站發(fā) 35 kVⅠ段母線TV斷線信號，運(yùn)維人員到站檢查發(fā)現(xiàn)35 kVⅠ段母線測量電壓Uu=3.1kV，Uv=20.2kV，Uw=20.3 kV，由此推斷為35 kVⅠ段母線TV U相高壓熔斷器熔斷并匯報(bào)當(dāng)值調(diào)控人員。運(yùn)維人員首先停用35 kV分段備投跳閘出口壓板，然后將35 kVⅠ段母線TV轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)對TV高壓熔斷器進(jìn)行更換。當(dāng)運(yùn)維人員依據(jù)倒閘操作順序拉開35 kVⅠ段母線TV保護(hù)二次空氣開關(guān)時(shí)，35 kV分段備投動作，因其跳閘出口壓板在停用位置未造成1號主變35 kV側(cè)301開關(guān)跳閘及35 kVⅠ、Ⅱ分段305開關(guān)合閘，成功避免一次備自投裝置誤動作事件。

根據(jù)圖1所示，該站35 kVⅠ段母線空載，因此，正常運(yùn)行過程中1號主變35 kV側(cè)301開關(guān)電流幾乎為零，35 kV分段備投裝置判斷1號主變35 kV側(cè)301開關(guān)無流。當(dāng)運(yùn)維人員拉開35 kVⅠ段母線TV保護(hù)二次空氣開關(guān)時(shí)，35 kV分段備投裝置判斷35 kVⅠ段母線無壓。此時(shí)，35 kV分段備投裝置滿足動作條件，由于備自投裝置的跳閘出口壓板被事先停用，因此未造成備自投裝置動作出口。

4 結(jié)論

此次異常處理過程中，現(xiàn)場運(yùn)維人員對該站35 kVⅠ段母線特殊運(yùn)行方式所產(chǎn)生的特殊點(diǎn)進(jìn)行了充分預(yù)判，處理步驟正確合理，成功防止一起備自投裝置誤動作事件。分析此次異常處理過程，得出以下結(jié)論，同時(shí)為相關(guān)異常處理提供參考。

1）母線未帶有效負(fù)荷的情況下，備自投裝置“無壓無流”動作條件中的“無流”條件自然滿足，此時(shí)在異常處理過程中應(yīng)注意相關(guān)操作對“無壓”條件的影響。

2）運(yùn)維人員在事故異常處理以及正常倒閘操作過程中，應(yīng)正確預(yù)判每一步操作對保護(hù)、自動裝置所帶來的影響，并預(yù)先采取預(yù)防措施，防止保護(hù)、自動裝置誤動作。