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220kVGIS母線事故處理方法探析

文檔作者：陳楷1 王卉2 文檔來源： 1.河南電力調(diào)度通信中心 2.鄭州供電公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年12月11日
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220kVGIS母線事故處理方法探析
陳楷1王卉2
(1.河南電力調(diào)度通信中心，鄭州 450052;	2.鄭州供電公司，鄭州 450052 )
摘要 針對(duì)GIS組合電器設(shè)備運(yùn)行特點(diǎn)，從電網(wǎng)調(diào)度角度分析GIS母線故障事故處理方法， 在避免事故擴(kuò)大的前提下盡快恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，供調(diào)度和變電運(yùn)行人員參考。
關(guān)鍵詞：組合電器；母線故障；事故處理
The Analysis of Treatment on 220kV GIS Substation Busbar Fault
Chen Kai1 Wang Hui2
(1. Henan Electric Power Dispatching and Communication Center, Zhengzhou 450052;
2. Zhengzhou Power Supply Company, Zhengzhou 450052)
Abstract Based on the characteristic of GIS equipment, analysis the treatment of 220GIS busbar fault from the perspective of power system dispatching and operation? Suggestions were given for grid dispatchers and substation operators? Follow the suggestions, the power grid structure can be restored sooner and avoid accident expanding?
Key words： GIS： busbar fault； accident treatment

1引言
GIS (Gas Insulated Switchgear)氣體絕緣組合 開關(guān)設(shè)備就是將變電站中除變壓器外的所有電氣設(shè) 備，包括斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電壓互感 器、電流互感器等等，密封于以SF6氣體作為絕緣 介質(zhì)、以壞氧樹脂絕緣體作支撐和隔板的接地金屬 外殼內(nèi)。由于其占地少、運(yùn)行可靠性高、不受壞境 影響等優(yōu)點(diǎn)，近年來在新建變電站中被大量釆用。
由于設(shè)備制造缺陷、安裝工藝等原因，GIS設(shè) 備發(fā)生故障的事件也時(shí)有發(fā)生[Z],并且由于GIS設(shè) 備所有元件均處于密閉金屈殼體內(nèi)，運(yùn)行人員無法 直接觀察設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確定位故障點(diǎn), 給電網(wǎng)調(diào)度事故處理帶來很大難度。隨著GIS設(shè)備 在電網(wǎng)中的比重逐年增加，出現(xiàn)事故的幾率也越來 越大，將對(duì)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行帶來較大影響。
2	220kV母線故障的事故處理
對(duì)于電網(wǎng)調(diào)度人員，事故處理的基本要求是準(zhǔn) 確性和及時(shí)性，并堅(jiān)持保人身、保電網(wǎng)、保設(shè)備的 基本原則。通常的事故處理分為三個(gè)階段：
第一階段：采取各種手段保持無故障系統(tǒng)及設(shè) 備的正常運(yùn)行，消除設(shè)備過載，抑制事故發(fā)展和擴(kuò) 大，調(diào)整電網(wǎng)潮流及電壓、頻率參數(shù)，使電網(wǎng)具備 承受再次故障沖擊的能力。
第二階段：通過保護(hù)動(dòng)作情況以及具他事故現(xiàn) 象盡快查找并隔離故障點(diǎn)。
第二階段：選取最佳恢復(fù)策略，盡快恢復(fù)網(wǎng)架 結(jié)構(gòu)，盡可能保持對(duì)用戶的連續(xù)供電。
母線故障是較嚴(yán)重的電網(wǎng)故障，涉及多個(gè)元件跳 閘，對(duì)電網(wǎng)的影響較大，事故后的恢復(fù)操作也比較復(fù) 雜。目前我國(guó)220kV變電站主要為雙母線接線方式, 本文也主要對(duì)該接線方式的母線事故進(jìn)行分析。
對(duì)于雙母線接線常規(guī)變電站的單母線失壓事 故，在經(jīng)歷事故初期的電網(wǎng)調(diào)整，保持無故障系統(tǒng) 及設(shè)備的正常運(yùn)行后，一般都能在故障設(shè)備區(qū)找到 事故痕跡，如瓷瓶閃絡(luò)痕跡、飄浮物放電等，并判 斷失壓母線是否可以試送電。若能試送電則可進(jìn)行 恢復(fù)送電操作，只需將跳閘開關(guān)按一定順序合上即 可；若不具備試送條件，在用隔離開關(guān)對(duì)故障點(diǎn)實(shí) 池隔離后，可將跳閘元件直接倒至正常母線恢復(fù)運(yùn) 行，即先拉開失壓母線側(cè)母刀閘，再推上正常母線 側(cè)母刀閘，然后合上開關(guān)恢復(fù)送電。
對(duì)于雙母線接線GIS變電站的單母線失壓事 故，在完成第一階段的事故處理后，由于GIS母線 處于密閉金屬殼體內(nèi)，無法觀察設(shè)備運(yùn)行情況，難 以準(zhǔn)確找到故障位置并進(jìn)行有效隔離，從而給后續(xù) 的事故處理帶來困難。若處理不當(dāng)還可能造成另一 段母線失壓而導(dǎo)致事故擴(kuò)大。
由于GIS變電站無法直接觀察設(shè)備狀況，發(fā)生 事故后只能通過繼電保護(hù)動(dòng)作情況初步判斷故障范 圍。圖1為雙母線接線220kVGIS變電站一次主接線 示意圖，GIS設(shè)備一般在開關(guān)兩側(cè)均裝有CT,近母 線側(cè)CT為線路或主變保護(hù)用,遠(yuǎn)母線側(cè)CT為母差 保護(hù)用，保護(hù)之間有重疊區(qū)域，可以避免出現(xiàn)死區(qū)。
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圖1 220RVGIS變電站一次主接線示意圖
如圖所示，I區(qū)內(nèi)發(fā)生故障僅線路（主變）保 護(hù)動(dòng)作，I【區(qū)內(nèi)發(fā)生故障母差保護(hù)、線路（主變） 保護(hù)均動(dòng)作，III區(qū)內(nèi)發(fā)生故障僅母差保護(hù)動(dòng)作。本 文只討論II區(qū)、III區(qū)內(nèi)故障。
若事故時(shí)母差保護(hù)、線路（主變）保護(hù)均動(dòng)作, 此時(shí)根據(jù)保護(hù)動(dòng)作情況僅能判斷故障在］I區(qū)內(nèi)，即 某間隔內(nèi)兩個(gè)CT之間。此時(shí)故障點(diǎn)范圍較小，相 對(duì)容易處理。可立即將該間隔開關(guān)兩側(cè)刀閘拉開以 隔離故障點(diǎn)，然后對(duì)失壓母線進(jìn)行試送，試送成功 后即可恢復(fù)各跳閘元件。
若事故時(shí)僅有某段母線母差保護(hù)動(dòng)作，此時(shí)根據(jù) 保護(hù)動(dòng)作情況僅能判斷故障在III區(qū)內(nèi)。存在兩種可 能：一種可能是故障點(diǎn)在該段母線及具連接線上，另 一種可能是故障點(diǎn)在某間隔兩個(gè)母刀閘公共部分，如 圖中的a點(diǎn)。如果是第一種情況，則可直接將跳閘元 件倒至正常母線送電。如果是第二種情況，若故障在 a點(diǎn)，若試圖將線路1倒至正常母線送電，會(huì)導(dǎo)致將 正常母線通過刀閘合到故障點(diǎn)上使疋常母線失壓，從 而導(dǎo)致事故擴(kuò)大。由于無法確定故障點(diǎn)的確切位置, 為了避免新的故障沖擊和事故擴(kuò)大，既不能對(duì)失壓母 線送電，又不能直接將跳閘元件倒至正常母線。
通常若跳閘元件停運(yùn)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響在可以 接受的范圍內(nèi)，不急于送電，可待對(duì)各氣室氣體取 樣分析縮小故障點(diǎn)范圍后再安排送電方案。
若跳閘元件停運(yùn)對(duì)電網(wǎng)安全影響較大，需要立即 送電，應(yīng)先將該元件母線側(cè)刀閘拉開，用對(duì)側(cè)電源對(duì) 母刀閘公共部分進(jìn)行試充電，試充電時(shí)須有可靠速斷 保護(hù)，對(duì)于線路間隔可利用線路對(duì)側(cè)的距離II段手合 加速保護(hù)，對(duì)于主變間隔應(yīng)將相應(yīng)后備段保護(hù)改短延 時(shí)后進(jìn)行試充電。充電成功后方可推上將該元件的正 常母線側(cè)母刀閘，將該元件倒至正常母線送電。
3典型案例分析
2009年8月29 HI 02時(shí)00分，河南電網(wǎng)鄭東 新區(qū)康盛熱電廠升壓站（GIS設(shè)備，雙母線布置， ZF11-252（L）型，平高集團(tuán)2006年6月出廠安裝） 220千伏北母失壓，雙套母差保護(hù)正確動(dòng)作，選相C 相，造成康220開關(guān)、II康濱線、康高備變跳閘。 因事故前康盛電廠兩臺(tái)機(jī)組均在檢修狀態(tài)，事故對(duì) 電網(wǎng)影響不大。
事故后立即將廠用電倒至備用電源帶，后運(yùn)行 人員發(fā)現(xiàn)母聯(lián)北刀閘氣室補(bǔ)氣報(bào)警發(fā)，就地檢查 SF6氣體壓力由0.45MPa F降至0.2MPa,并在兒分 鐘后卜-降至零，初步確定故障在此氣室內(nèi)。因事故 后跳閘元件影響較小，為確保安全，未進(jìn)行倒母線 對(duì)II康濱線、康高備變進(jìn)行送電。
后將康220RV升壓站全停轉(zhuǎn)檢修，經(jīng)廠家解體 設(shè)備檢査發(fā)現(xiàn)，康220北刀閘與CT之間的C相絕 緣隔板墊子有明顯放電痕跡，檢修處理完畢并經(jīng)耐 壓試驗(yàn)合格后恢復(fù)送電。
2010年7月18 FI 19時(shí)54分，河南電網(wǎng)洛陽 地區(qū)220kV鐵門變東母失壓，母差保護(hù)動(dòng)作，選相 AB相，事故造成鐵220開關(guān)、I砥鐵?2開關(guān)、I 順鐵?2開關(guān)、牡鐵?2開關(guān)、鐵223開關(guān)跳閘。19日 01時(shí)，運(yùn)行人員檢杳發(fā)現(xiàn)I砥鐵?2、II順鐵?2間隔 之間母線段外殼上有拳頭大掉漆。
由于I順鐵線、牡鐵線、鐵#3主變的停運(yùn)對(duì)洛 陽地區(qū)電網(wǎng)影響較大，若不及時(shí)加入運(yùn)行將導(dǎo)致減 供負(fù)荷和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱，根據(jù)運(yùn)行人員的發(fā)現(xiàn)可判 斷故障點(diǎn)在母線段上的可能較大，于是對(duì)上述三個(gè) 元件采用上文所分析的方法對(duì)各間隔母刀閘公共部 分試充電正常后將三個(gè)元件倒至220kV西母加入運(yùn) 行，使事故的影響降到最低。
后將鐵門變220kVGIS東母線轉(zhuǎn)檢修，解體設(shè) 備檢杳發(fā)現(xiàn)220kVGIS東母線GM13氣室段A、B 兩相靜觸頭與導(dǎo)體接觸處燒損，GM13氣室與 GM14氣室之間盆式絕緣了有燒痕，具他間隔氣室 設(shè)備正常。至7月25 □搶修工作結(jié)束全部恢復(fù)送電。
（下轉(zhuǎn)第57頁〉  
道，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中定義的各種變量與PLC中相對(duì) 應(yīng)的I/O分配相對(duì)應(yīng)起來，通過讀寫PLC中的信號(hào)來 實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。這是整個(gè)過程中最關(guān)鍵和最重要的部分。
5.3 MCGS的運(yùn)行過程描述
 
圖2 MCGS運(yùn)行界面
當(dāng)按動(dòng)啟動(dòng)按鈕后，小車A開始運(yùn)動(dòng)即電機(jī)開 始轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)改變外電壓值，電機(jī)會(huì)隨著電壓的變化 而變化。在監(jiān)控界面上，我們可以清晰地看到位移 與轉(zhuǎn)速的變化。
當(dāng)電壓的變化值達(dá)到臨界條件，即進(jìn)入ABS狀 態(tài)，小車A停止運(yùn)動(dòng)，正常啟停的燈停止閃爍，AES 啟停的燈開始閃爍，小車B開始運(yùn)動(dòng)。
6結(jié)論
經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明，該裝置能夠基本模擬出ABS防 抱死系統(tǒng)的過程，并且能夠直觀的觀察到減速的整 個(gè)過程。這個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)使實(shí)驗(yàn)室設(shè)備貼近工業(yè)現(xiàn)狀, 使學(xué)生直面實(shí)物模型，掌握基本的控制思想和操作 手段，具有較高的現(xiàn)實(shí)價(jià)值。
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作者簡(jiǎn)介
常云澤(1985-),山西高平，碩士研究生，研究方向：計(jì)算機(jī)控制。

(上接第54頁)
4結(jié)論
由于GIS設(shè)備與室外設(shè)備的運(yùn)行特點(diǎn)有較大差 異，事故情況下無法直觀、快速查找出故障點(diǎn)，傳 統(tǒng)的母線事故處理方法對(duì)GIS設(shè)備不完全適用，甚 至有可能造成事故擴(kuò)大。根據(jù)本文的分析，對(duì)于 220kV雙母線接線方式GIS母線故障的事故處理主 要結(jié)論如下：
(1)	GIS母線故障一般為永久性故障，若事故 時(shí)僅有母差保護(hù)動(dòng)作，一般不考慮對(duì)失壓母線進(jìn)行 試送電(充電到故障點(diǎn)上對(duì)電網(wǎng)沖擊太大且可能進(jìn) 一步損壞設(shè)備)；
(2)	母線失壓后應(yīng)盡快通過各種直接或間接的 手段杳找或排除故障點(diǎn)，為后續(xù)事故處理提供參考：
(3)	若母線失壓后某跳閘元件對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)影響 較大，必須盡快恢復(fù)運(yùn)行，可將該元件倒至正常母 線恢復(fù)送電。但需用外部電源對(duì)該元件間隔母刀閘 公共部分進(jìn)行試充電，確認(rèn)該元件間隔母刀閘公共 部分無故障后方可進(jìn)行倒母線操作。
鑒于GIS設(shè)備的特點(diǎn)及其對(duì)事故處理的影響，建議 今后對(duì)于重要GIS變電站應(yīng)研究配備設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系 統(tǒng),對(duì)GIS氣室內(nèi)氣體參數(shù)以及內(nèi)部設(shè)備情況進(jìn)行在線 監(jiān)測(cè)分析，目前已有相關(guān)的研究和應(yīng)用卩％這樣在正常 運(yùn)行情況卜?可以提早發(fā)現(xiàn)和處理缺陷，在事故情況下可 以迅速確定故障點(diǎn)，加快事故處理和恢復(fù)進(jìn)程。
日前，河南省電力公司已針對(duì)本文所分析的情 況出臺(tái)了相關(guān)運(yùn)行規(guī)定，并計(jì)劃在調(diào)度規(guī)程修編中 補(bǔ)充相應(yīng)條款。
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作者簡(jiǎn)介
陳 楷(1980-),男，碩士.工程師，從事電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行與研究工作。

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