一起110kV智能化變電站送電過程中的跳閘事故分析

福建省送變電工程有限公司 盛 明

一起110kV智能化變電站送電過程中的跳閘事故分析

福建省送變電工程有限公司 盛 明

文章介紹了在一起關(guān)于110kV智能化變電站啟動(dòng)送電過程中，110kV備投保護(hù)不成功后的運(yùn)行誤操作導(dǎo)致了110kV線路避雷器氣室擊穿防爆膜爆裂，造成主變高后備保護(hù)動(dòng)作跳閘。對(duì)事故原因進(jìn)行了分析，同時(shí)提出了運(yùn)行操作上存在的一些問題以及處理意見。

避雷器；擊穿；保護(hù)動(dòng)作；倒送電

1.工程概括

110kV XX智能化變電站，本期含兩臺(tái)主變，110kV兩條進(jìn)線（春江Ⅰ回111、春江Ⅱ回112），三段母線分別設(shè)置兩個(gè)內(nèi)橋（100、190），擴(kuò)大內(nèi)橋運(yùn)行方式；10kV三段母線，#1主變單分支（901），#2主變雙分支（992、994），#1、#2主變間設(shè)置1個(gè)母聯(lián)分段開關(guān)（900）。主變高壓側(cè)均無斷路器，采用110kV進(jìn)線開關(guān)作為主變的高壓側(cè)開關(guān)。

2.事故描述

2016年7月，110kV XX智能化變電站啟動(dòng)送電。04:00，啟動(dòng)送電進(jìn)線至備投試驗(yàn)階段，在成功完成第一種備投方式試驗(yàn)后進(jìn)行第二種方式下的備投試驗(yàn)時(shí)，110kV備投沒有成功（備投未動(dòng)作），10kV備投正確動(dòng)作，試驗(yàn)成功。04:15，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員分析后要求重新恢復(fù)到試驗(yàn)前狀態(tài)再試驗(yàn)一遍，運(yùn)行人員向地調(diào)申請(qǐng)后，調(diào)度要求現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員自行恢復(fù)。此時(shí)，#2主變低一分支992開關(guān)在分位，10kV母聯(lián)分段900開關(guān)在合位， 110kV側(cè)內(nèi)橋二190開關(guān)、進(jìn)行二112開關(guān)均在合位，對(duì)側(cè)變電站春江Ⅱ回?cái)嗦菲髟诜治弧?4:27，運(yùn)行人員自行恢復(fù)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)將992開關(guān)遙控合閘，04:28監(jiān)控報(bào)#2主變保護(hù)動(dòng)作跳閘，190、992開關(guān)由合變分，110kV春江Ⅱ回112線路避雷器氣室氣壓低報(bào)警，同時(shí)110kV GIS室伴隨劇烈異響。GIS室全部被白色氣體籠罩，有明顯的臭雞蛋氣味。主變保護(hù)裝置顯示：“跳閘”，自產(chǎn)零序電壓41.35V。待GIS室氣體回收并充分通風(fēng)30分鐘后進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，初步檢查發(fā)現(xiàn)：110kV春江Ⅱ回112線路避雷器防爆膜爆裂，A、C相避雷器監(jiān)測(cè)儀均動(dòng)作一次，B相監(jiān)測(cè)器全部發(fā)黑。

3.故障原因分析

3.1對(duì)110kV備投未動(dòng)作的原因分析

在進(jìn)行110kV備投試驗(yàn)第一種方式時(shí)，根據(jù)本站備投保護(hù)邏輯，110kV的備投情況為：備投動(dòng)作應(yīng)跳開內(nèi)橋一100開關(guān)，合內(nèi)橋二190開關(guān)；10kV的備投情況為：備投動(dòng)作應(yīng)跳開901開關(guān)，合900開關(guān)。實(shí)際動(dòng)作情況正確。在進(jìn)行第二次備投試驗(yàn)時(shí)，即對(duì)側(cè)變電站110kV春江Ⅱ回開關(guān)斷開后，根據(jù)本站備投保護(hù)邏輯，110kV的備投情況為：備投動(dòng)作應(yīng)跳開進(jìn)線二112開關(guān)，同時(shí)聯(lián)跳內(nèi)橋二190開關(guān)，合內(nèi)橋一100開關(guān)；10kV的備投情況為：備投動(dòng)作應(yīng)跳開992開關(guān)，合900開關(guān)。然而110kV備投沒有動(dòng)作，10kV備投正確動(dòng)作。經(jīng)查發(fā)現(xiàn)110kV備投保護(hù)裝置未充電。因?yàn)樵诖朔N方式下，110kV備投保護(hù)裝置充電條件需要判190開關(guān)的合位（HWJ）以及合后位（KKJ），然后190開關(guān)是前一次備投試驗(yàn)時(shí)備投保護(hù)動(dòng)作合上去的，190智能終端只將HWJ發(fā)送到備投裝置，而KKJ并不會(huì)閉合，備投保護(hù)在未接收到智能終端的KKJ開入的情況下不會(huì)充電，故而備投保護(hù)不會(huì)動(dòng)作。需要人工對(duì)位，即在進(jìn)線一次手合或遙合190開關(guān)，使190開關(guān)智能終端操作箱KKJ閉合。

3.2對(duì)#2主變保護(hù)動(dòng)作的原因分析

運(yùn)行人員自行恢復(fù)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，#1主變尚處于運(yùn)行狀態(tài)，在#2主變110kV側(cè)開關(guān)、110kV進(jìn)線開關(guān)以及10kV母聯(lián)分段開關(guān)均在合位，均未斷開的情況下，遙控合上992開關(guān)時(shí)，形成了#2主變通過#1主變通過10kV側(cè)開關(guān)對(duì)其倒送電至110kV開關(guān)、110kVⅡ、Ⅲ段母線以及110kV春江Ⅱ回整條線路。110kV春江Ⅱ回、110kV春江Ⅰ回兩條線路均采用全程高壓電纜，線路全長(zhǎng)約7.6KM，線路較長(zhǎng)，容性阻抗很大，根據(jù)主變保護(hù)動(dòng)作報(bào)文顯示，A相二次故障電流0.08A，B相3.27A，C相3.16A，CT變比為1200/5，折算成一次電流分別為19.2A，784.8A，758.4A。#2主變保護(hù)定值單中“高復(fù)流Ⅱ段1時(shí)限”整定為2.1A，2.2s。達(dá)到#2主變高后備保護(hù)動(dòng)作條件，故而造成#2主變“高復(fù)流Ⅱ段1時(shí)限” 正確動(dòng)作跳閘，跳開190、992開關(guān)（見圖1）。

圖1　

3.3對(duì)線路避雷器氣室擊穿的原因分析

事故發(fā)生后，現(xiàn)場(chǎng)查看，未發(fā)生事故的110kV春江Ⅰ回避雷器監(jiān)測(cè)儀放電次數(shù)是5次，而發(fā)生事故的110kV春江Ⅱ回線路避雷器監(jiān)測(cè)儀放電次數(shù)是6次，顯然發(fā)生事故的避雷器多經(jīng)歷了一次內(nèi)部過電壓?？紤]到避雷器下方的連接盆子為不通的死盆子，且其他相鄰氣室表壓沒有任何變化，判斷僅為避雷器氣室發(fā)生了內(nèi)部擊穿，很可能是B、C相間擊穿或B、C相同時(shí)對(duì)地?fù)舸，F(xiàn)場(chǎng)能看到的只有B相檢測(cè)儀全部變黑。監(jiān)測(cè)儀發(fā)生擊穿的可能性只有一個(gè)，就是內(nèi)部的電阻片全部擊穿，導(dǎo)致內(nèi)部電流經(jīng)導(dǎo)線傳導(dǎo)至監(jiān)測(cè)儀。通過#2主變保護(hù)裝置報(bào)文顯示，故障發(fā)生時(shí)高壓側(cè)自產(chǎn)零序電壓UH0=41.35V，說明當(dāng)時(shí)的線路母線電壓嚴(yán)重不平衡且其中某一相或兩相幅值相當(dāng)高，避雷器一定是經(jīng)歷了一次無法承受的過電壓。根據(jù)國(guó)網(wǎng)招標(biāo)技術(shù)參數(shù)中對(duì)避雷器應(yīng)能承受的工頻暫態(tài)過電壓的幅值及持續(xù)時(shí)間明確要求：1.2Ur、0.1s；1.15Ur、1s；1.1Ur、10s（查閱避雷器出廠試驗(yàn)報(bào)告以及現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)報(bào)告相關(guān)數(shù)據(jù)均滿足要求）。因變電站未設(shè)計(jì)故障錄波裝置，無法直接調(diào)取波形圖確認(rèn)事故發(fā)生時(shí)的線路電壓。后通過故障信息系統(tǒng)裝置中調(diào)取故障時(shí)的文件進(jìn)行解析形成波形圖，發(fā)現(xiàn)故障時(shí)的二次電壓有效值達(dá)到80V左右，而峰值超過了150V。嚴(yán)重超出避雷器能夠承受的電壓，故而造成避雷器內(nèi)部擊穿，防爆膜爆裂，導(dǎo)致事故跳閘（見圖2）。