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(chǎng)對(duì)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(yùn)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(yùn)行安全[3-4]。避雷器能否做到既可靠又安全運(yùn)行，對(duì)電力系統(tǒng)的安全及經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(duì)運(yùn)行中避雷器的穩(wěn)定運(yùn)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(hào)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(shí)接地。此時(shí)出線開關(guān)因不同點(diǎn)接地速斷跳閘，而站內(nèi)故障點(diǎn)迅速發(fā)展為三相短路，1號(hào)主變過流動(dòng)作。10 kV一段壓變/避雷器柜內(nèi)的故障點(diǎn)因1號(hào)主變過流動(dòng)作，經(jīng)歷了短時(shí)失電，絕緣得到暫時(shí)恢復(fù)的機(jī)會(huì)，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(dòng)退出。33 s后，故障點(diǎn)的絕緣再次擊穿，10 kV一段避雷器故障點(diǎn)再次發(fā)展為三相母線短路，2號(hào)主變過流保護(hù)動(dòng)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(dòng)作記錄

變電站全站失電事故時(shí)SCADA動(dòng)作記錄如表1所示。

表1 變電站全站失電事故時(shí)SCADA動(dòng)作記錄

2.2 保護(hù)動(dòng)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(hào)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(dòng)，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(hào)主變后備保護(hù)定值，此時(shí)1號(hào)主變后備保護(hù)未啟動(dòng)。

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

14:37:48:870，出線21保護(hù)動(dòng)作，開關(guān)跳閘。

14:37:50:520，1號(hào)主變過流保護(hù)動(dòng)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(hào)主變35 kV開關(guān)及1號(hào)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(yùn)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(dòng)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(dòng)作。1號(hào)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(hào)主變35 kV側(cè)三相電流二次值。

圖2 1號(hào)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(hào)主變過流保護(hù)啟動(dòng)。

14:38:22:843，2號(hào)主變過流保護(hù)動(dòng)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(hào)主變35 kV開關(guān)及2號(hào)主變10 kV三、四段開關(guān)。2號(hào)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(hào)主變35 kV側(cè)三相電流二次值。

圖3 2號(hào)主變二次故障錄波圖

這兩次故障的出線21、1號(hào)主變35 kV和2號(hào)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(hào)主變、2號(hào)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(shí)相關(guān)二次短路電流有效值

表3 1號(hào)主變、2號(hào)主變35 kV過流保護(hù)繼電器整定值

3 現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)看，避雷器手車故障比壓變手車故障嚴(yán)重，判斷故障點(diǎn)位于避雷器手車內(nèi)。

圖4 10 kV一段避雷器故障后照片

運(yùn)行人員對(duì)1號(hào)主變、2號(hào)主變及10 kV設(shè)備進(jìn)行特巡、檢查和試驗(yàn)后，匯報(bào)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(hào)主變恢復(fù)運(yùn)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(hào)主變恢復(fù)運(yùn)行，10 kV二段母線和出線恢復(fù)運(yùn)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(yàn)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(shí)施細(xì)則》開展運(yùn)維檢修工作，10 kV配電線路避雷器參照該實(shí)施細(xì)則中運(yùn)維檢查相關(guān)工作要求執(zhí)行，出線21線1號(hào)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(duì)出線21進(jìn)行特巡，28號(hào)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(hào)桿避雷器的調(diào)換，并進(jìn)行試驗(yàn)。

圖5 出線21 2號(hào)桿C相避雷器照片

4 結(jié)語

本文主要對(duì)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(yàn)具有一定的借鑒作用。

(1)加強(qiáng)避雷器的試驗(yàn)并做好避雷器的檢查工作。仔細(xì)核對(duì)避雷器的工頻電壓耐受試驗(yàn)，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(yùn)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(gè)主要原因，因此要加強(qiáng)對(duì)避雷器泄露電流的監(jiān)測(cè)。

(3)安裝避雷器時(shí)要可靠接地。確保避雷器安裝時(shí)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。