變電站低壓交流環(huán)網(wǎng)進線開關(guān)熔斷原因分析及防范措施

高超，劉曉，鄭小革

(國網(wǎng)湖南省電力公司衡陽供電分公司，湖南衡陽421001)

變電站低壓交流環(huán)網(wǎng)進線開關(guān)熔斷原因分析及防范措施

高超，劉曉，鄭小革

(國網(wǎng)湖南省電力公司衡陽供電分公司，湖南衡陽421001)

分析兩例220 kV變電站(一個智能變電站、一個常規(guī)變電站)低壓交流環(huán)網(wǎng)進線開關(guān)熔斷事件原因，針對事件暴露出的站用交流環(huán)網(wǎng)存在負荷分配不均、交流開關(guān)級差配置不合理等問題，提出防范措施。所提措施已在衡陽電網(wǎng)地區(qū)新建變電站和老式變電站環(huán)網(wǎng)電源改造中應用且措施可行有效。

變電站；低壓交流環(huán)網(wǎng)；負荷分配；熱交換器；級差配合

站用交流系統(tǒng)是保障變電站安全、可靠運行的重要環(huán)節(jié)之一，站內(nèi)低壓負荷聯(lián)接在380 V的Ⅰ，Ⅱ段母線上。按照負荷的重要性采取不同的接線方式:對于場地照明等一般性負荷，采用單電源供電即可；對于強迫油循環(huán)風冷(OFAF)或自然油循環(huán)風冷(ONAF)主變壓器的冷卻裝置、直流充電裝置、UPS等重要負荷，一般采用雙回路供電方式，即從兩段380 V母線上分別引出一路電源，由負荷內(nèi)部實現(xiàn)兩路電源的自動切換；對于斷路器電機電源、隔離開關(guān)操作電源、機構(gòu)箱/端子箱加熱驅(qū)潮裝置、智能控制柜熱交換器等較為重要的負荷，一般采用環(huán)路供電形式，即從兩段380 V母線上分別引出一路電源組成環(huán)形供電網(wǎng)絡(即低壓交流環(huán)網(wǎng))，為防止所用變低壓側(cè)形成環(huán)流，正常運行時只有一路電源運行，另一路電源備用，由人工進行切換〔1〕。低壓交流環(huán)網(wǎng)對于變電站的重要性不言而喻，但一直未能如雙回路供電網(wǎng)絡那樣受到重視，運行中時常出現(xiàn)異?；蚬收?，以220 kV S變電站、Y變電站為例，就曾出現(xiàn)交流環(huán)網(wǎng)進線開關(guān)熔斷事件，給變電站安全可靠運行造成威脅。

1 事件概況

1.1 S變電站(智能變電站)

2015年10月1日，S變電站220 kV場地所有智能控制柜發(fā)熱交換器發(fā)出故障及溫度異常信號，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)604間隔智能控制柜內(nèi)“2HK 220 kV加熱照明Ⅰ”刀閘A相熔斷，排查短路點未果后臨時更換新的刀閘，熱交換器恢復正常運行。10月3日，S變再次發(fā)相同異常信號，604間隔智能控制柜“2HK 220 kV加熱照明Ⅰ”刀閘A相再次熔斷，檢查發(fā)現(xiàn)220 kV各間隔的熱交換器、斷路器機構(gòu)箱加熱驅(qū)潮負荷均接于A相，造成220 kV場地加熱照明交流環(huán)網(wǎng)進線Ⅰ電源刀閘A相過負荷熔斷，進而導致所有熱交換器失電。將各間隔智能控制柜的熱交換器平均分配至A，B，C三相并更換進線開關(guān)后，恢復正常運行。

1.2 Y變電站(常規(guī)變電站)

2015年11月5日，監(jiān)控通知Y變電站220 kV 608斷路器發(fā)出SF6壓力低閉鎖重合閘及保護裝置異常信號，隨后606斷路器也發(fā)出了相同信號。由于SF6壓力低是不會閉鎖重合閘的(SF6低直接閉鎖斷路器操作)，因此判定為信息點表錯誤，實際情況極可能為斷路器空氣壓力低?，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn): 608斷路器的空氣壓力表計破損，壓力值約為1.26MPa且一直在下降，其空壓機B相電壓缺相，無法起泵建壓；606斷路器無明顯漏氣點，氣溫驟降導致輕微漏氣，其空壓機B相電壓缺相無法起泵建壓；作為環(huán)網(wǎng)進線總開關(guān)的604間隔“端子箱交流總電源”刀閘B相已熔斷，進而導致其它220 kV間隔斷路器空壓機B相均無電壓。

后續(xù)排查發(fā)現(xiàn)該站的加熱驅(qū)潮負荷均接在交流環(huán)網(wǎng)進線的B相，導致該相過負荷而熔斷。經(jīng)重新分配加熱驅(qū)潮負荷、更換場地環(huán)網(wǎng)進線開關(guān)(即604端子箱的交流總電源刀閘)與608斷路器空氣壓力表計后，608與606斷路器均能起泵打壓至正常值，所有220 kV間隔恢復正常運行。

2 原因及影響分析

2.1 S變電站

S變電站的交流環(huán)網(wǎng)分為“加熱及照明”環(huán)網(wǎng)與“電機控制電源”環(huán)網(wǎng)，正常運行方式為:環(huán)網(wǎng)進線電源Ⅰ段運行，Ⅱ段斷開。檢查結(jié)果及分析:

2)220 kV場地共8個間隔，其加熱照明環(huán)網(wǎng)及交流開關(guān)級差配置如圖1所示，場地加熱照明環(huán)網(wǎng)進線刀閘2HK容量為32 A，各間隔的加熱照明總電源“2DK加熱及照明電源”刀閘容量為32 A、“2ZKK加熱照明空開”容量為16 A，下一級負荷(如1FK A柜熱交換器、2FK B柜熱交換器等)空開容量均為6 A。各間隔的主要加熱負荷，當加熱負荷全投時，各間隔的2ZKK空開A相負荷電流不足9 A，1FK，2FK等負荷空開電流均不足4.5 A，但加熱及照明環(huán)網(wǎng)進線刀閘2HK A相電流高達61 A，從而各間隔內(nèi)各級開關(guān)均不熔斷，而進線刀閘(2HK)A相熔斷。如將場地所有加熱驅(qū)潮負荷平均分配至A，B，C三相，進線刀閘2HK各相電流大約為21 A，32 A的容量能滿足運行要求。

3)加熱照明環(huán)網(wǎng)Ⅰ段刀閘(2HK)A相刀口存在較大空隙，A相刀口明顯比B和C相大，造成該相刀片與靜觸頭接觸不良，長期流經(jīng)較大負荷電流時，接觸面發(fā)熱嚴重；另一方面，該類銅質(zhì)刀口容易因受熱而變形，造成刀口膨脹及發(fā)熱嚴重。另外，此類刀閘市面上難以購買備品，不便于檢修更換，應予以改造。

圖1 S變220 kV場地加熱照明環(huán)網(wǎng)及交流開關(guān)級差配置圖

2.2 Y變電站

Y變電站的電機控制電源、加熱及照明電源共環(huán)網(wǎng)，正常運行方式:環(huán)網(wǎng)進線電源Ⅰ段運行，Ⅱ段斷開。具體檢查結(jié)果及分析:

1)該站220 kV場地共11個間隔，各間隔的加熱驅(qū)潮等單相負荷均取自交流進線電源的B相，經(jīng)核算，當所有220 kV間隔的加熱驅(qū)潮裝置全投時，環(huán)網(wǎng)進線開關(guān)B相電流已達74.5 A，顯然32 A的容量無法承受。

2)此類熔絲通過螺絲擰緊，往往接觸不良，進一步造成熔絲嚴重發(fā)熱與熔斷。

3)B相熔斷后，608與606斷路器氣動機構(gòu)正好出現(xiàn)漏氣，空壓機因缺相無法起泵建壓，空氣壓力持續(xù)降低，導致閉鎖重合閘與分閘操作，并發(fā)保護裝置異常信號。

法國社會學家布迪厄認為社會資本就是社會成員的朋友圈、交往圈，是社會成員或社會群體借助社會關(guān)系組成的可持續(xù)社會網(wǎng)絡而收獲的社會資源。[6]這種社交紅利可能體現(xiàn)在線上，也可能轉(zhuǎn)移到線下；可能體現(xiàn)為線上的關(guān)注度，也可能體現(xiàn)在線下的物質(zhì)收益。近期處于風口浪尖上的拼多多，帶著“拉人砍價”的社交屬性，以備受爭議的姿態(tài)闖入了越來越多人的視野當中。

2.3 影響分析

220 kV交流環(huán)網(wǎng)進線開關(guān)熔斷后:1)對于S變，造成220 kV場地所有間隔智能控制柜內(nèi)的熱交換器失電，柜內(nèi)溫濕度無法控制，嚴重影響合并單元、智能終端等智能設備的正常運行，可引起因濕度過高引起二次元件絕緣下降發(fā)生誤跳閘等事故；2)對于Y變，造成220 kV場地失去電機及控制電源、加熱及照明電源，當天608，606斷路器出現(xiàn)漏氣，空氣壓力下降而空壓機無法起泵建壓，進而造成斷路器閉鎖操作。如出現(xiàn)線路故障，將引起保護拒動與越級跳閘〔2－3〕，擴大電網(wǎng)事故范圍。

3 防范措施

上述事件暴露出變電站低壓交流環(huán)網(wǎng)普遍存在負荷分配不均、交流開關(guān)容量設置不盡合理等問題，造成此類問題的根本原因在于設計或安裝不合理。根據(jù)施工圖、竣工圖與現(xiàn)場檢查確定，S變低壓交流系統(tǒng)所接負荷均完全按照設計圖紙施工，該站交流環(huán)網(wǎng)負荷分配設計不合理；而Y變低壓負荷分配不均，則屬于安裝問題。建議如下:

1)排查變電站220 kV、110 kV場地各間隔的加熱驅(qū)潮負荷與斷路器空壓機負荷(即銘牌上的額定功率)，其中隔離開關(guān)機構(gòu)箱內(nèi)的電機、加熱驅(qū)潮負荷可根據(jù)圖片庫或竣工圖紙進行粗略估計；根據(jù)現(xiàn)場二次接線及竣工圖紙確定各間隔加熱驅(qū)潮裝置、隔離開關(guān)電機電源等單相負荷取自哪一相。根據(jù)排查結(jié)果，估算出滿負荷情況下，各級開關(guān)(特別是交流環(huán)網(wǎng)進線開關(guān))各相電流，對于負荷分配嚴重不均、開關(guān)級差配合不合理〔4〕、老式開關(guān)存在缺陷等，及時上報并列入整改計劃。

2)在新站投產(chǎn)籌建工作中，一方面加強圖審把關(guān)，在設計時將低壓交流負荷平均分配至進線總電源的A，B，C三相；另一方面加強低壓交流環(huán)網(wǎng)驗收把關(guān)，檢查并及時督促將各間隔低壓交流負荷平均分配至總電源的A，B，C三相。

3)針對氣動機構(gòu)斷路器，單獨一相機構(gòu)箱內(nèi)宜選多大功率的加熱板，應充分結(jié)合實際及有關(guān)標準進行確定〔5〕。

4 結(jié)語

變電站低壓交流環(huán)網(wǎng)應引起運維、檢修人員的重視，特別在交流環(huán)網(wǎng)負荷分配、各級開關(guān)級差配置、空氣開關(guān)擇優(yōu)選取等方面應加強關(guān)注。對于新站，主要在設計、施工環(huán)節(jié)進行把關(guān)；對于老站，應開展排查工作，對發(fā)現(xiàn)的問題逐步進行整改。

〔1〕鄭新才，陳國永.220 kV變電站典型二次回路詳解〔M〕.北京:中國電力出版社，2011.

〔2〕國家電網(wǎng)公司人力資源部.變電運行(220 kV)〔M〕.北京:中國電力出版社，2010.

〔3〕伏克銀.低壓交流環(huán)網(wǎng)失電對設備安全運行的影響及防范措施〔J〕.中國科技信息，2009(11):22-23.

〔4〕胡曉霞，彭岳云.關(guān)于站用變交流電源系統(tǒng)保護級差配合及開關(guān)失效事故擴大問題的探討〔J〕.科技與創(chuàng)新，2015(1): 10-12.

〔5〕楊帆.變電站驅(qū)潮裝置優(yōu)化與應用〔J〕.電子世界，2014 (14):55.

Reason analysis and prevention of measures incoming circuit breakers fusing of substation station low voltage AC ring network power

GAO Chao，LIU Xiao，ZHENG Xiaoge
(State Grid Hunan Electric Power Corporation Hengyang Electric Power Corporation，Hengyang 421001，China)

This paper analyses the fusing faults reasons of the incoming circuit-breakers of low voltage AC ring network power in two 220 kV substations(one for the smart substation，the other for the conventional substation).For the problem of uneven load distribution and unreasonable stage difference coordination，this paper also gives the solutions.The solutions have been applied in the new substation project and the old substation station service system reconstruction project in Hengyang power grid.The running results indicates that the solutions are feasible and effective.

substation；low voltage AC ring network power；load distribution；heat exchanger；stage difference coordination

TM642.2

B

1008-0198(2016)05-0083-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2016.05.023

2015-12-21 改回日期:2016-06-12

高超(1986)，工學碩士，工程師，從事變電運檢及管理工作。

劉曉(1979)，本科，工程師，長期從事變電運檢及管理工作。

鄭小革(1968)，本科，高級工程師，長期從事電網(wǎng)運檢、設計及管理工作。