一起330 kV變電站合并單元故障引起的事故原因分析

保積秀，楊文麗，李 艷

（國(guó)網(wǎng)青海省電力公司電力科學(xué)研究院，青海 西寧市 810000）

0 引言

隨著智能電網(wǎng)的飛速發(fā)展，智能變電站作為智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)，已成為變電站建設(shè)發(fā)展的方向[1]。智能變電站是過程層、間隔層、站控層組成的三層兩網(wǎng)結(jié)構(gòu)，以全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)功能集成化等作為最基本的要求，而合并單元作為過程層的重要設(shè)備，其運(yùn)行穩(wěn)定和可靠是變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提[2]。

合并單元主要由交流插件、采樣插件和數(shù)據(jù)發(fā)送插件組成，它的主要功能是配合互感器將采樣數(shù)據(jù)處理后傳輸給間隔層設(shè)備，以滿足間隔層二次設(shè)備對(duì)相關(guān)采樣數(shù)據(jù)精度的要求。本文通過介紹一起330 kV變電站合并單元故障引起的一條330 kV重要線路跳閘事件，分析了事故原因，為合并單元的專業(yè)檢測(cè)和運(yùn)行維護(hù)提供了參考。

1 故障簡(jiǎn)述

2022年4月11日21:15:09分，青海某330 kV變電站一條330 kV線路A套線路保護(hù)裝置零序III段動(dòng)作跳開本側(cè)斷路器，B套線路保護(hù)裝置未啟動(dòng)。如圖1所示。

圖1 線路保護(hù)裝置動(dòng)作報(bào)告

A套線路保護(hù)裝置動(dòng)作報(bào)告波形顯示C相保護(hù)電流突然消失，保護(hù)裝置動(dòng)作跳閘。B套線路保護(hù)裝置波形無(wú)異常。如圖2、圖3所示。

圖2 A套線路保護(hù)裝置波形

圖3 B套線路保護(hù)裝置波形

2 故障分析

經(jīng)分析，故障時(shí)兩套保護(hù)裝置采樣電流值不一致，一套正常，另一套C相電流消失，導(dǎo)致保護(hù)出口斷路器跳閘。初步判斷，故障點(diǎn)可能在合并單元，進(jìn)而對(duì)合并單元進(jìn)行檢測(cè)。

2.1 外觀檢查

檢測(cè)人員在實(shí)驗(yàn)室對(duì)合并單元及其采樣板卡進(jìn)行外觀檢查，并無(wú)明顯變形、燒蝕或影響裝置功能的異常現(xiàn)象。如圖4所示。

圖4 采樣板卡正反面

2.2 裝置模擬量測(cè)試

對(duì)合并單元A、B、C三相持續(xù)加量，用錄波分析儀對(duì)合并單元輸出進(jìn)行錄波，發(fā)現(xiàn)C相無(wú)電流，A、B相電流正常。如圖5所示。

圖5 C相無(wú)電流波形

單獨(dú)對(duì)合并單元C相進(jìn)行持續(xù)加量，發(fā)現(xiàn)C相電流存在時(shí)有時(shí)無(wú)的現(xiàn)象，且無(wú)時(shí)間規(guī)律。如圖6、圖7所示。

圖6 C相電流出現(xiàn)波形

圖7 C相電流消失波形

2.3 晃動(dòng)情況下模擬量測(cè)試

在合并單元C相輸出電流消失后，對(duì)合并單元進(jìn)行輕微拍打晃動(dòng)，發(fā)現(xiàn)其C相電流波形發(fā)生波動(dòng)，且存在電流波動(dòng)后又恢復(fù)正常的現(xiàn)場(chǎng)，A、B相電流一直正常。如圖8、圖9所示。

圖8 C相電流波動(dòng)波形

圖9 C相電流波動(dòng)后又恢復(fù)正常波形

在合并單元C相電流正常時(shí)，對(duì)合并單元進(jìn)行輕微拍打晃動(dòng)，發(fā)現(xiàn)其電流波形也會(huì)發(fā)生波動(dòng)，初步判斷合并單元內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在接觸不良問題。如圖10所示。

圖10 C相電流波動(dòng)波形

2.4 插件檢測(cè)

將交流輸入板卡NR1407拔出后，檢查外觀無(wú)異常，對(duì)合并單元集成板卡及交流輸入板卡間隔插頭進(jìn)行檢查，也未見異常。

取備用交流輸入板卡NR1407進(jìn)行測(cè)試，合并單元輸出正常，由此初步判斷為交流采樣板卡NR1407故障。如圖11所示：

圖11 備用板卡正常波形

對(duì)交流采樣板卡C相電流進(jìn)行反復(fù)加1 A電流測(cè)試，一直存在采樣板卡電流變換器電壓為0.063 V（正常電壓0.0618 V），采樣板卡背板插針處電壓為0.042 V的情況，判斷故障位置在電流變換器與背板插針之間。

2.5 電流變換器檢查

進(jìn)一步拆除金屬擋板，對(duì)電流變換器與背板插針之間檢查。板卡內(nèi)共6路小互感器，其中前5路為小CT，第6路為小PT。小互感器外觀均完好，電流和電壓的輸入引線均完好，把座端子均安裝牢固、無(wú)松動(dòng)。

第3路（C相）小CT的電流輸入端為紅、黑引線，底部通過6個(gè)管腳焊接固定于印制板上。如果管腳4、6中任一管腳焊接不可靠，則小CT信號(hào)無(wú)法傳輸?shù)奖嘲?，裝置無(wú)法采集到電流。管腳定義如圖12所示：

圖12 小CT管腳定義圖

因此，對(duì)第3路（C相）小CT的焊點(diǎn)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)管腳4的焊點(diǎn)存在虛接情況，管腳6焊接正常，無(wú)間隙，如圖13所示。

圖13 管腳4和管腳6的焊點(diǎn)情況

3 結(jié)論及建議

通過對(duì)合并單元的測(cè)試分析可知，造成此次事故的原因?yàn)榻涣鞑蓸影蹇娏髯儞Q器第3路（C相）小CT的管腳4與印制板焊盤接觸不良，合并單元輸出電流時(shí)有時(shí)無(wú)，甚至出現(xiàn)電流突然消失的情況，導(dǎo)致保護(hù)裝置無(wú)故障跳閘。

為避免此類事故的再次發(fā)生，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，建議：

（1）加強(qiáng)產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量流程管控，包括板卡焊接管控、單板調(diào)試管控、整機(jī)調(diào)試管控、整屏校驗(yàn)管控以及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試管控等，尤其對(duì)合并單元內(nèi)部小CT的選材、纏繞工藝、焊接等質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)，確保產(chǎn)品質(zhì)量管控全環(huán)節(jié)覆蓋。

（2）從現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試到設(shè)備運(yùn)行退役，運(yùn)維人員應(yīng)加大產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量的關(guān)注力度，按產(chǎn)品的運(yùn)行年限可制定相應(yīng)的排查計(jì)劃，在定檢時(shí)著重檢測(cè)合并單元的采樣及輸出，確保保護(hù)裝置及自動(dòng)化設(shè)備所采集的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。