一起35 kV變電站全站失電故障原因分析及處理

曹育碩，戎 磊，陳 俊

(國網(wǎng)上海市電力公司松江供電公司，上海 201600)

隨著市場對電力需求量的增多及電能質(zhì)量要求的提高，電氣設(shè)備的投入使用量也越來越大。為提高電氣設(shè)備運行的安全性和可靠性[1-2]，10 kV配電網(wǎng)中已經(jīng)越來越多地安裝10 kV避雷器來保護(hù)電力設(shè)備和輸電線路的運行安全[3-4]。避雷器能否做到既可靠又安全運行，對電力系統(tǒng)的安全及經(jīng)濟(jì)運行都有很大影響[5]。35 kV變電站全站失電是電力系統(tǒng)中比較嚴(yán)重的故障，以某35 kV變電站的一起全站失電故障為例進(jìn)行分析，對運行中避雷器的穩(wěn)定運行提出建議[6-7]。

1 事故經(jīng)過

某35 kV變電站一次接線圖如圖1所示。2017年8月29日，某35 kV變電站因發(fā)生10 kV一段母線上出線21線路2號桿C相線路避雷器被擊穿，引起C相接地。10 kV一、二段母線A，B相電壓升高，致使站內(nèi)10 kV一段壓變/避雷器柜內(nèi)避雷器故障，發(fā)生A相短時接地。此時出線開關(guān)因不同點接地速斷跳閘，而站內(nèi)故障點迅速發(fā)展為三相短路，1號主變過流動作。10 kV一段壓變/避雷器柜內(nèi)的故障點因1號主變過流動作，經(jīng)歷了短時失電，絕緣得到暫時恢復(fù)的機(jī)會，因此10 kV一/四段、10 kV二/三段自切成功后，10 kV一、二段母線電壓、電流均恢復(fù)正常。自切成功后自切后加速開放只開放1 s，1 s后自切后加速自動退出。33 s后，故障點的絕緣再次擊穿，10 kV一段避雷器故障點再次發(fā)展為三相母線短路，2號主變過流保護(hù)動作，變電站全站失電。

圖1 某35 kV變電站一次接線圖

2 事故分析

2.1 SCADA動作記錄

變電站全站失電事故時SCADA動作記錄如表1所示。

表1 變電站全站失電事故時SCADA動作記錄

2.2 保護(hù)動作分析

2017年8月29日14:37:48:768，出線21線路遭受雷擊，受2號桿的C相避雷器故障影響，10 kV一、二段母線C相接地，A，B相電壓升高，造成甪曹站站內(nèi)10 kV一段避雷器A相故障接地。

由于出線21線C相接地與10 kV一、二段母線A相接地構(gòu)成回路，導(dǎo)致出線21保護(hù)啟動，根據(jù)出線21短路電流二次值為22.75A，折算到35 kV側(cè)為520 A，未達(dá)到1號主變后備保護(hù)定值，此時1號主變后備保護(hù)未啟動。

14:37:48:836，10 kV一、二段母線擴(kuò)展為三相短路，1號主變過流保護(hù)啟動。

14:37:48:870，出線21保護(hù)動作，開關(guān)跳閘。

14:37:50:520，1號主變過流保護(hù)動作跳閘，35 kV短路電流二次值達(dá)8.5 A，折算到一次值則35 kV短路電流為1 360 A(變比為800/5)，10 kV短路電流為4 760 A，跳開1號主變35 kV開關(guān)及1號主變10 kV一、二段開關(guān)，10 kV一/四段、二/三段自切成功，10 kV一、二段母線電壓恢復(fù)正常，顯示短路故障消失且壓變運行正常。自切成功后1 s內(nèi)自切后加速開放，1s后自切后加速自動退出。由于自切成功后母線電壓顯示正常，說明此刻無短路情況，自切后加速不動作。1號主變的二次故障錄波如圖2所示，其中Ua1，Ub1，Uc1分別為10 kV一段母線上的三相電壓二次值，Ua2，Ub2，Uc2分別為10 kV二段母線上的三相電壓二次值，Ia1，Ib1，Ic1分別為1號主變35 kV側(cè)三相電流二次值。

圖2 1號主變二次故障錄波圖

14:38:21:186(距離自切成功已有30 s)，2號主變過流保護(hù)啟動。

14:38:22:843，2號主變過流保護(hù)動作跳閘，35 kV短路電流二次值達(dá)10.4 A，折算到一次值為35 kV短路電流為1 664A(變比為800/5)，10 kV短路電流為5 824 A，跳開2號主變35 kV開關(guān)及2號主變10 kV三、四段開關(guān)。2號主變的二次故障錄波如圖3所示，其中Ua1，Ub1，Uc1分別為10 kV三段母線線上的三相電壓二次值，Ua2，Ub2，Uc2分別為10 kV四段母線線上的三相電壓二次值，Ia1，Ib1，Ic1分別為2號主變35 kV側(cè)三相電流二次值。

圖3 2號主變二次故障錄波圖

這兩次故障的出線21、1號主變35 kV和2號主變35 kV短路電流的有效值如表2所示。該35 kV變電站1號主變、2號主變所用的35 kV過流保護(hù)繼電器的整定值如表2所示。

表2 全站失電時相關(guān)二次短路電流有效值

表3 1號主變、2號主變35 kV過流保護(hù)繼電器整定值

3 現(xiàn)場檢查與處理

搶修人員進(jìn)入10 kV開關(guān)室。發(fā)現(xiàn)10 kV一段壓變避雷器柜燒壞，如圖4所示。圖4中，壓變、避雷器手車燒壞嚴(yán)重，無法拉出。從現(xiàn)場看，避雷器手車故障比壓變手車故障嚴(yán)重，判斷故障點位于避雷器手車內(nèi)。

圖4 10 kV一段避雷器故障后照片

運行人員對1號主變、2號主變及10 kV設(shè)備進(jìn)行特巡、檢查和試驗后，匯報調(diào)度，判斷故障設(shè)備為10 kV一段壓變/避雷器柜。調(diào)度發(fā)令將2號主變恢復(fù)運行，10 kV三段母線、10 kV四段母線及出線正常送出。

調(diào)度發(fā)令將1號主變恢復(fù)運行，10 kV二段母線和出線恢復(fù)運行。10 kV一段母線改檢修，檢修人員將10 kV一段壓變/避雷器柜內(nèi)的壓變、避雷器與10 kV一段母線引接排拆除，將該壓變/避雷器柜從系統(tǒng)中斷開。10 kV一段母線耐壓試驗合格，具備送電的狀態(tài)。

供電公司線路防雷工作，依據(jù)《輸電防雷接地全過程技術(shù)監(jiān)督精益化管理實施細(xì)則》開展運維檢修工作，10 kV配電線路避雷器參照該實施細(xì)則中運維檢查相關(guān)工作要求執(zhí)行，出線21線1號電纜登桿處的三相線路避雷器外觀、接地通道完好。2017年8月30日線路再次對出線21進(jìn)行特巡，28號桿中相墊高支架脫落，絕緣子有雷擊痕跡(見圖5)，需修復(fù)。線路將安排曹21胡佳1號桿避雷器的調(diào)換，并進(jìn)行試驗。

圖5 出線21 2號桿C相避雷器照片

4 結(jié)語

本文主要對一起因線路避雷器被雷擊穿而導(dǎo)致某35 kV變電站全站失電事故進(jìn)行了原因分析和處理，其事故處理經(jīng)驗具有一定的借鑒作用。

(1)加強(qiáng)避雷器的試驗并做好避雷器的檢查工作。仔細(xì)核對避雷器的工頻電壓耐受試驗，檢查避雷器的外觀是否完好無缺損，檢查避雷器的密封性能是否良好等[4]。

(2)加強(qiáng)運行避雷器的監(jiān)視與分析。泄漏電流表中電流異常升高是造成和加速避雷器絕緣劣化的一個主要原因，因此要加強(qiáng)對避雷器泄露電流的監(jiān)測。

(3)安裝避雷器時要可靠接地。確保避雷器安裝時接地網(wǎng)的完整性和可靠性，防止進(jìn)入雜物影響避雷器的使用壽命。