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線路故障越級致6kV母線失電事故分析

文檔作者：尹慶，李傳東文檔來源：山鋼股份有限公司萊蕪分公司能源動力廠		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年12月12日
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線路故障越級致6kV母線失電事故分析
尹慶，李傳東
(山鋼股份有限公司萊蕪分公司能源動力廠，山東萊蕪271104)
[摘要] 針對某110kV三降壓站一起線路故障越級致使6kV母線失電事故進(jìn)行分析，找出故障原因并提出相應(yīng)的防
范措施，為類似事故的分析處理提供參考。
關(guān)鍵詞 線路故障越級跳閘失電速斷保護(hù)
1事故現(xiàn)象
2014年8月11日，某110kV三降壓站控制室照明燈
滅，低壓交流屏#1低壓電源自動切換至#2低壓電源供
電，室內(nèi)照明瞬間恢復(fù)。后臺監(jiān)控機(jī)顯示石灰窯開關(guān)變位
閃爍，喇叭報(bào)警， 同時(shí)發(fā)出6kV母聯(lián)開關(guān)變位的聲光報(bào)
警，6kV I段母線各饋出線全部失電，負(fù)荷均降為零。
2事故查找
該站部分供配電系統(tǒng)圖如圖l所示。值班人員到6kV
開關(guān)室對6kV I段母線設(shè)備進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)6kV石灰
窯線6307開關(guān)跳閘，保護(hù)裝置顯示速斷保護(hù)動作，動作
值Jd 一57．83A，TA變比為300／5，故障類型為AB；6kV
母聯(lián)開關(guān)631l跳閘，保護(hù)裝置顯示速斷保護(hù)動作，動作
值 一20．13A，TA變比為1 500／5，故障類型為AB；其
它設(shè)備、饋出線未發(fā)現(xiàn)異常。
l10kV ll段母線 110kV I段母線
#2所用變樣2動力#2連鑄 6kV母聯(lián)#1連鑄#1動力石灰窯線#l所用變
圖1 1 1 0kV三降壓站部分供配電系統(tǒng)圖
檢修人員立即組織對6kV石灰窯線巡線，發(fā)現(xiàn)石灰窯
線#15～ #17線桿處B相導(dǎo)線遭雷擊斷線，被風(fēng)刮在A
相導(dǎo)線上，導(dǎo)致A、B兩相短路，使6kV石灰窯線速斷保
護(hù)動作(速斷保護(hù)定值為18A)，折合到一次側(cè)動作電流為
3 470A，而6kV母聯(lián)開關(guān)也同時(shí)發(fā)生速斷保護(hù)動作(速斷
保護(hù)定值為20A)，動作一次電流為6 039A。將石灰窯線
轉(zhuǎn)檢修，組織線路搶修，同時(shí)檢查6kV I段母線各設(shè)備未
發(fā)現(xiàn)異常，故障后38min恢復(fù)6kV I段母線及其它動力負(fù)
荷的供電。
3原因分析
#2主變?nèi)萘繛?0 000kVA，#3主變原容量為6 300
kVA，均為熱線單位提供動力負(fù)荷。因變壓器容量偏小，
供電運(yùn)行方式通常為2臺主變分列運(yùn)行， 即#2主變供
6kV I段母線、#3主變供6kV II段母線運(yùn)行。遇有電氣
清掃、故障等情況， 由1臺主變供6kV I、II段負(fù)荷運(yùn)
行，運(yùn)行可靠性較低且不經(jīng)濟(jì)。
2014年4月， 對#3主變實(shí)施擴(kuò)容改造， 擴(kuò)容為
31 500kVA。改造后，運(yùn)行方式變?yōu)樾?3主變供6kV II
母線，并經(jīng)6kV母聯(lián)供6kV I段母線，#2主變熱備運(yùn)行
至今。根據(jù)故障現(xiàn)象，猜測6kV母聯(lián)開關(guān)跳閘可能是石灰
窯線保護(hù)TA過飽和越級造成的。TA飽和時(shí)，二次電流
無法真實(shí)反映一次電流，可能導(dǎo)致進(jìn)入保護(hù)裝置的電流無
法達(dá)到整定值而發(fā)生拒動， 或因電流減小而導(dǎo)致動作延
時(shí)，此時(shí)通常由下一級保護(hù)達(dá)到電流整定值而越級跳閘，
從而失去選擇性。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)石灰窯線TA容量較大，
測量、保護(hù)TA分別為10VA／15VA，變比為30o／5，二者
接線正常且均為獨(dú)立接線；二次電流回路導(dǎo)線的截面積為
2．5mm ，而且二次電流回路均在本開關(guān)柜內(nèi)配線，線路
不長，石灰窯開關(guān)柜內(nèi)各二次電流回路電氣連接點(diǎn)接觸良
好，二次負(fù)載的阻抗也較小。據(jù)此排除石灰窯線TA過飽
和致母聯(lián)越級跳閘的可能性。
在#3主變擴(kuò)容改造前，原#3主變也曾通過6kV II
段母線經(jīng)母聯(lián)開關(guān)供6kV I段母線負(fù)荷運(yùn)行，期間#1動
力、石灰窯線等饋出線也發(fā)生過類似的線路側(cè)短路故障，
但除故障饋線路跳閘失電外，從未發(fā)生過母聯(lián)開關(guān)動作
(母聯(lián)速斷保護(hù)投運(yùn))致使母線失電的事故。于是推測母聯(lián)
開關(guān)發(fā)生速斷保護(hù)動作，且動作一次電流高達(dá)6 039A原
因有兩個(gè)：一是6kVII母線經(jīng)6kV母聯(lián)供6kVI段母線充
電，母線正常運(yùn)行后應(yīng)及時(shí)解除母聯(lián)保護(hù)的跳閘連接壓
板，但母聯(lián)開關(guān)保護(hù)未及時(shí)退出，而是帶負(fù)荷長期運(yùn)行，
在線路故障等情況下，為母聯(lián)開關(guān)保護(hù)動作跳閘致使6kV
I段母線失電埋下了隱患；二是變壓器低壓側(cè)短路電流的
(下轉(zhuǎn)第63頁)
收稿日期：2014—12—28
作者簡介：尹慶(1969一)，電氣工程師，從事變電運(yùn)行技術(shù)管理工作；李傳東(1972一)，電氣工程師，從事變電運(yùn)行技術(shù)管理工作。
60l WWW．chinaet．net l中國電Ilil
狀態(tài)輪詢(按下CPU板復(fù)歸按鈕)，需要VBE上電。
(1O)Rack? GPS not synchronised，主要反映GPS同
步異常，需要VBE上電。
(11)Rack? GPS synchronised，主要反映GPS同步正
常，需要VBE上電。
(12)Rack? Valve check 0．K．，主要反映? 機(jī)架閥預(yù)
檢正常，需要閥解鎖。
(13)Rack? Valve check Not()．K．，主要反映? 機(jī)架
閥預(yù)檢異常，需要閥解鎖。
(14)Rack? VBE failure， 主要反映? 機(jī)架VBE故
障，需要VBE上電。
(15)Thyristor monitoring suspended， 主要反映閥監(jiān)
視掛起，需要閥解鎖。
(16)VBE system 1／2 power supply alarm，主要反映
VBE系統(tǒng)1／2電源告警，需要VBE上電。
(17)VBE system 1／2 failure，主要反映VBE系統(tǒng)1／2
故障，需要VBE上電。
(18)VBE Fan 1／2 failure，主要反映VBE風(fēng)扇故障，
需要VBE上電。
(19)VBE system 1／2 power supply failure，主要反映
VBE系統(tǒng)1／2電源故障，需要VBE上電。
換流閥停電時(shí)，VBE系統(tǒng)的光發(fā)射板、FCS回路無法
檢測系統(tǒng)運(yùn)行是否正常；光接收板在沒有正常插入時(shí)，會
導(dǎo)致VBE Read信號消失，此時(shí)無法判斷存在問題的具體
光接收板；背板故障會影響CPU對相應(yīng)板卡的監(jiān)視；具
體故障需根據(jù)實(shí)際情況判斷，有可能沒有告警。因此，在
現(xiàn)有情況下，VBE系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)，需反復(fù)偵查，不
斷更換板卡，通過試驗(yàn)等來尋找故障，極大地降低了工作
效率。VBE系統(tǒng)缺乏足夠的故障指示和監(jiān)測手段，導(dǎo)致出
現(xiàn)故障時(shí)無法快速有效地排查故障，并且在故障處理完畢
后若換流閥未操作至解鎖狀態(tài)，則仍無法判斷VBE系統(tǒng)
的故障是否已排除。
針對此薄弱環(huán)節(jié)，在光發(fā)射板和光接收板電路中的發(fā)
光二極管和光電轉(zhuǎn)換二極管上分別并接一個(gè)測試接口，用
于直接接入示波器監(jiān)測光觸發(fā)信號和光回檢信號的狀態(tài)，
保證在換流閥停電期間，通過模擬VBE系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)所必
須的外部信號，使VBE系統(tǒng)進(jìn)入正常運(yùn)行工況， 以此來
判斷各硬件板卡、模塊的運(yùn)行狀態(tài)是否正常。
3 VBE系統(tǒng)其它改進(jìn)措施
(1)VBE系統(tǒng)未實(shí)現(xiàn)完全冗余化。VBE系統(tǒng)硬件板卡
中兩套CPU板卡互為冗余，三套光發(fā)射板卡有一套冗
余，兩套RPU板卡互為冗余，背板、光接收板卡、可編
程板卡均無冗余。VBE系統(tǒng)中背板、光接收板卡、可編程
板卡的無冗余性，給VBE安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來極大風(fēng)險(xiǎn)，
單個(gè)板卡發(fā)生輕微故障進(jìn)行檢修更換時(shí)也必須停電，嚴(yán)重
故障時(shí)可直接導(dǎo)致相應(yīng)極閉鎖。
(2)VBE系統(tǒng)缺乏跳閘壓板。VBE系統(tǒng)承接于極控系
統(tǒng)與換流閥設(shè)備間，涉及跳閘回路眾多。如果在不影響換
流閥正常運(yùn)行的前提下，在VBE系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備回路中設(shè)
置跳閘壓板，那么就可在正常運(yùn)行時(shí)通過退出相關(guān)回路跳
閘壓板進(jìn)行檢修，極大地減少了直流輸電停電時(shí)間，提高
了工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。
(3)VBE系統(tǒng)裝置板卡布局緊密，不利于檢修。VBE
系統(tǒng)裝置板卡間距非常小，布局緊密，且光發(fā)射板、光接
收板、RPU板卡上均插滿光纖且排列緊湊。在日常檢修
工作中，更換板卡或測量光纖衰耗時(shí)，稍有不慎就可能造
成光纖、板卡損壞，給檢修工作帶來極大風(fēng)險(xiǎn)。
4結(jié)束語
通過對超高壓廣州局2006~2014年的4O起換流閥閥
基電子設(shè)備故障的統(tǒng)計(jì)分析，總結(jié)出VBE系統(tǒng)具體元件
故障率、VBE系統(tǒng)故障對系統(tǒng)影響等。結(jié)合VBE系統(tǒng)的
故障特點(diǎn)，對其薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行梳理，并針對性地提出VBE
系統(tǒng)光發(fā)射板卡電路、故障監(jiān)測回路改進(jìn)措施等，有利于
提高VBE系統(tǒng)穩(wěn)定性。
(編輯楊正君)
(上接第6O頁)
大小除與高壓側(cè)電源回路的阻抗有關(guān)外，也與變壓器本身
阻抗關(guān)系較大， #3主變?nèi)萘坑? 300kVA 更換為
31 500kVA后，變壓器本身阻抗變小，低壓側(cè)短路電流增
大，經(jīng)計(jì)算，該系統(tǒng)運(yùn)行方式下原#3主變6kV側(cè)兩相短
路電流約為3 lOOA，而新#3主變6kV側(cè)兩相短路電流約
為6 300A，大容量的變壓器可容納較大的短路電流，從而
導(dǎo)致母聯(lián)開關(guān)速斷保護(hù)動作。
4防范措施
針對此類事故現(xiàn)象和原因，提出以下防范措施。
(1)加強(qiáng)母聯(lián)開關(guān)保護(hù)的運(yùn)行管理。母聯(lián)開關(guān)保護(hù)不
同于饋出線路保護(hù)，應(yīng)由專人負(fù)責(zé)管理。在設(shè)備試驗(yàn)、檢
修結(jié)束，母線投入運(yùn)行前，通常先合母聯(lián)開關(guān)， 由一條母
線對另一條母線進(jìn)行充電試驗(yàn)，若被充電母線存在故障，
則由母聯(lián)開關(guān)保護(hù)動作切除，可保證另一母線正常運(yùn)行；
母線正常運(yùn)行后，應(yīng)及時(shí)解除開關(guān)柜面板上的保護(hù)連接壓
板。
(2)加強(qiáng)對供電用戶的管理，特別是在雷雨季節(jié)、低
溫、大風(fēng)等特殊條件下，更應(yīng)加大對架空線路及用戶設(shè)備
的巡檢頻次，發(fā)現(xiàn)隱患及時(shí)處理。
(3)實(shí)施線路升級改造，提升設(shè)備線路防雷水平。
(4)加強(qiáng)變電站值班人員、檢修人員業(yè)務(wù)培訓(xùn)學(xué)習(xí)，
提高其故障分析處理能力，確保設(shè)備處于良好運(yùn)行狀
態(tài)。
(編輯 曼 寧)
電工技術(shù)l 2015 l 6期I63

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