小浪底水利樞紐工程35kV系統(tǒng)接地故障排查及處理

郭偉震，潘方正，潘淑改，鄭 欣，張啟航，沈 倩，李 雯

(1.黃河水利水電開發(fā)集團(tuán)有限公司，河南 濟(jì)源 454681；2.黃河小浪底水資源投資有限公司，河南 濟(jì)源 454681)

0 引 言

我國電力系統(tǒng)35 kV電壓等級一般采用中性點不接地方式，在該系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時，系統(tǒng)線電壓仍保持對稱性，三相系統(tǒng)的平衡沒有遭到破壞；此種工況下，國家規(guī)范規(guī)定可以帶故障點運行不超過2 h，因此利用有效的時間科學(xué)消除故障尤其重要。

1 概 述

西溝(浪清)水電站作為小浪底水利樞紐工程的“黑啟動”電源，建于小浪底樞紐北側(cè)西溝水庫下游、橋溝河右岸支溝內(nèi)，利用已建的小浪底水利樞紐北岸灌溉洞，把北岸灌溉洞作為電站引水發(fā)電洞的主洞而直接從小浪底水庫取水。電站主要任務(wù)是保證樞紐和電網(wǎng)的安全運行，運行原則是優(yōu)先保證灌溉用水，兼顧發(fā)電，主要建筑物包括引水發(fā)電系統(tǒng)、電站廠房和尾水渠等。電站安裝2臺單機容量10 MW的混流式水輪發(fā)電機組，總裝機容量20 MW，設(shè)計年利用小時5 000 h，多年平均發(fā)電量為1億kW·h(實際平均年利用小時數(shù)6 672 h，多年平均發(fā)電量1.21億kW·h)。西溝水電站出線以35 kV線路T接?xùn)|河清變電站和蓼塢變電站，然后通過110 kV線路接入洛陽市電網(wǎng)。電站主體工程于2008年3月開工，2009年1月2臺機組投產(chǎn)發(fā)電。

橋溝(峪口)水電站位于小浪底水利樞紐管理區(qū)內(nèi)西溝水電站下游、橋溝河與小浪底尾水渠交叉口的右岸灘地之上，距離其上游的西溝水電站約650 m，利用西溝水電站尾水發(fā)電；電站尾水直接排至小浪底水利樞紐尾水渠，最后進(jìn)入黃河。主要建筑物包括引水發(fā)電系統(tǒng)和電站廠房，安裝2臺單機容量2.25 MW的軸流定槳式水輪發(fā)電機組，總裝機容量4.5 MW，設(shè)計年利用小時5 000 h，多年平均發(fā)電量0.2億kW·h。橋溝水電站出線送至西溝水電站35 kV母線，經(jīng)西溝水電站出線送出。橋溝水電站主體工程于2011年3月開工，2012年3月2臺機組投產(chǎn)發(fā)電。

西溝(浪清)水電站1、2號機組并網(wǎng)運行，浪1號機帶負(fù)荷10 250 MW，浪2號機帶負(fù)荷10 280 MW，廠用電取自站內(nèi)(一段聯(lián)絡(luò)二段運行)。

橋溝(峪口)水電站1、2號機組并網(wǎng)運行，峪1號機帶負(fù)荷1 900 MW，峪2號機帶負(fù)荷1 950 MW，廠用電取自站外(二段聯(lián)絡(luò)一段運行)。

2 故障現(xiàn)象

西溝(浪清)水電站上位機報：“主變后備保護(hù)告警總信號動作”“零序過壓保護(hù)動作”“35 kV消弧消諧接地報警動作”等報警信號；現(xiàn)地35 kV消弧消諧柜上“35 kV A相弧光接地”報警、變壓器后備保護(hù)模塊上“零序過壓保護(hù)動作”。

橋溝(峪口)水電站上位機報：“主變后備保護(hù)告警總信號動作”“零序過壓保護(hù)動作”等報警信號；現(xiàn)地變壓器后備保護(hù)模塊上“零序過壓保護(hù)動作”，詳見圖1。

圖1 現(xiàn)地設(shè)備故障報警

3 現(xiàn)場應(yīng)急處置、鎖定故障范圍

圖2 35 kV一次系統(tǒng)圖

4 鎖定故障點

為了便于全面細(xì)致檢查，現(xiàn)場搶修人員分別將掛在35 kV母線上的5面配電柜后門柜板、頂板拆除，將3個開關(guān)小車，1個PT小車?yán)鲋翙z修位，認(rèn)真對母線連接及過柜重點部位、開關(guān)動靜觸頭、真空滅弧室、支撐絕緣子等部位進(jìn)行逐一檢查；但各器件外觀完好，未發(fā)現(xiàn)明顯放電痕跡。在全面外觀檢查無果，肉眼無法鑒定的情況下，決定對浪清水電站35 kV設(shè)備進(jìn)行高壓試驗，以便快速準(zhǔn)確排查出故障點。

4.1 母線耐壓試驗

圖3 35 kV母線耐壓試驗

4.2 開關(guān)耐壓試驗

圖4 35 kV開關(guān)設(shè)備耐壓試驗

4.3 避雷器耐壓試驗

圖5 35 kV避雷器耐壓試驗

故障點——35 kV母線電壓互感器，徹底找出。

4.4 故障設(shè)備基本情況

5 故障處理

故障PT為電站保護(hù)、計量、同期的重要測量元件，必須進(jìn)行更換才能恢復(fù)4臺機組發(fā)電。

5.1 新PT交接試驗

圖6 新PT交接試驗現(xiàn)場

5.2 新PT回裝

圖7 新PT回裝現(xiàn)場

5.3 設(shè)備恢復(fù)運行

6 結(jié) 語

電站一次設(shè)備自2009年1月投產(chǎn)至今已運行了13 a，遠(yuǎn)超電氣設(shè)備8～12 a的使用壽命。受電場、溫度、機械力、濕度、周圍環(huán)境等因素長期作用，絕緣老化最終導(dǎo)致絕緣失效，設(shè)備故障。在電站日常巡視維護(hù)中，應(yīng)對該類設(shè)備加強關(guān)注，做好電氣設(shè)備預(yù)防性試驗，并重點做好試驗數(shù)據(jù)趨勢分析，盡早發(fā)現(xiàn)事故苗頭，盡早改造更換，推動電站安全生產(chǎn)從事后應(yīng)急向事前預(yù)防轉(zhuǎn)變。