箱式變電站高壓PT故障原因分析與對策

李歡

中鐵上海工程局集團建筑工程有限公司 上海 200000

箱式變電站作為一種常用的配電設(shè)備，主要可以劃分為美式箱變電站和歐式箱變電站兩種。與一般的變電站相比，箱式變電站的供電半徑小，但是能夠有效地改善末端電壓的質(zhì)量，因此，無論是在城市地區(qū)還是在農(nóng)村地區(qū)都有了廣泛的運用。自箱式變電站從西方被引進中國以來，經(jīng)過多年的演變和改進，已經(jīng)逐漸符合我國的使用情況，下面就箱式變電站智能化運用的安全和管理方面進行分析。

1 某風電場箱式變電站故障現(xiàn)象

故障現(xiàn)象一：2018-02-22T22：00，某礦中控室后臺監(jiān)控機報警聲響，3521斷路器跳閘；保護裝置PCS9612D發(fā)出零序過流I段動作。經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，B176號箱式變電站有明顯焦糊味，箱式變電站PT輔柜內(nèi)B相PT外殼開裂，內(nèi)部繞組裸露與外殼接觸，導(dǎo)致繞組接地，PT保護熔斷器爆熔。其他箱式變電站檢查無異常。經(jīng)過更換B176號箱式變電站的3只高壓電壓互感器后，線路恢復(fù)供電。

故障現(xiàn)象二：某礦B180號箱式變電站現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)C相高壓PT燒毀。結(jié)合運維人員所述，6#B637號箱式變電站B相高壓PT燒毀、B180號箱式變電站C相高壓PT燒毀，與現(xiàn)場情況一致。通過中控室電力運行故障監(jiān)控系統(tǒng)中，調(diào)取故障錄波圖，觀測35kVⅠ母線三相及零序控制電壓以及35kVⅡ母線三相及零序控制電壓波形圖，可以看出該礦主變II段母線A、B兩相電壓升高，A相出現(xiàn)最高電壓在31.5kV左右，B相電壓較A相電壓稍低，C相電壓比A、B兩相電壓都低，此故障錄波圖顯示與故障情況吻合。另外，可以看出在19.8ms出現(xiàn)接地短路電流2.753kA，6#斷路器于31.4ms動作跳閘，B3521斷路器于53.8ms動作跳閘[1]。

2 故障現(xiàn)象解決措施方案

2.1 故障現(xiàn)象一

（1）故障原因分析。根據(jù)出現(xiàn)的故障現(xiàn)象可判斷，故障起始點應(yīng)在B相高壓電壓互感器內(nèi)部繞組接地。風電場箱式變電站采用的電壓互感器為JDZXF5-35R3型澆注絕緣電壓互感器，根據(jù)國標GB1207電磁式電壓互感器，查找影響互感器質(zhì)量性能的關(guān)鍵因素，包括耐壓水平、局放、勵磁特性測量等。事件發(fā)生前35kVⅡ母1、2、3段均在運行狀態(tài)，80臺風機在運行狀態(tài)。說明故障發(fā)生前沒有進行送電線路合閘操作，排除操作過電壓問題。事件發(fā)生前220kV系統(tǒng)當天最高電壓238.24kV，最低235.22kV，且無明顯突變，故障時刻電壓237.07kV。35kV系統(tǒng)故障時刻電壓。從勵磁特性考慮，標準要求勵磁特性的差異不應(yīng)大于30%。表1說明1.9倍額定電壓測量點對應(yīng)的勵磁電流最大為0.63A，最小為0.48A，兩者差異為31.3%。雖然不確定這2個是同批次的產(chǎn)品，但從比例來看，該項目80臺箱式變電站共有240臺電壓互感器，6臺產(chǎn)品就發(fā)現(xiàn)勵磁特性的差異大于30%的情況，無法保證240臺產(chǎn)品中任意組合間的差異滿足要求。

（2）解決措施。電壓互感器特性的評價有2方面：一是在同一電壓下勵磁電流的大小，電流越小，特性越好；二是批量生產(chǎn)中每臺之間勵磁特性一致性偏差，偏差越小，特性越好。本次故障起始點發(fā)生在B176號箱式變電站，而2016年的故障也發(fā)生在B180號箱式變電站，初步判斷該條線路可能存在易于激發(fā)諧振的條件。檢測每臺箱式變電站內(nèi)3只電壓互感器勵磁特性，保證其差異不大于30%。對線路進行系統(tǒng)檢測，排除不可靠因素[2]。

2.2 故障現(xiàn)象二原因分析及措施

（1）故障原因分析。從故障錄波及現(xiàn)場分析，初步認為故障初始點應(yīng)為B180號箱式變電站C相高壓PT。由于B180號箱式變電站C相高壓PT內(nèi)部出現(xiàn)故障導(dǎo)致發(fā)生C相接地故障，從而使得系統(tǒng)的A、B兩相提高，同時誘發(fā)六線B637號箱式變電站B相高壓PT燒毀并導(dǎo)致發(fā)生B相接地故障。因此接地故障電流并沒有流過高壓CT而是通過PT的故障點接地并流向接地變壓器。當故障電流流過高壓PT的保護熔斷器，熔斷器正常熔斷切故障點。另外，箱式變電站本應(yīng)該能通過微機保護裝置的過電壓保護來跳開箱式變電站高壓側(cè)斷路器，但從箱式變電站高壓側(cè)微機保護裝置的定值設(shè)定中可以發(fā)現(xiàn)，過電壓的動作值為111.5V左右，延時500ms，而整個故障時間不足100ms微機保護裝置根本不可能動作。從現(xiàn)場故障損壞部件拆解分析，在高壓PT二次線連接處出現(xiàn)明顯的絕緣破壞，且連接線耳及其附近的絕緣層并未破壞，反而是稍為遠離連接線耳的地方絕緣破壞了[3]。

（2）采取措施。為確保箱式變電站設(shè)備的正常運行，需采取如下整改和預(yù)防措施：此次故障為偶發(fā)性故障，更換PT和微機保護裝置，恢復(fù)現(xiàn)場生產(chǎn)運行；對高壓PT進行全面排查，確保設(shè)備安全運行，如在排查過程中發(fā)現(xiàn)PT故障，及時更換；對PT的接地線路進行技術(shù)改造。

3 結(jié)語

通過對箱式變電站的結(jié)構(gòu)分析以及對于箱式變電站智能化系統(tǒng)的介紹可以看出，箱式變電站智能化系統(tǒng)的運用具有廣闊的前景，無論是在哪些設(shè)備上進行運用，都可以實現(xiàn)智能監(jiān)控和自動化管理以及自動化調(diào)節(jié)，尤其是在保證電能質(zhì)量方面，保證了廣大市民的正常用電，而智能故障檢測系統(tǒng)又保證了用電安全，不會造成重大的電力事故。