試論變電運行系統(tǒng)跳閘故障處理技術(shù)

沈陽農(nóng)業(yè)大學 朱思曈

1 變電運行系統(tǒng)常見的跳閘故障

1.1 線路跳閘故障

由于變電系統(tǒng)的電路比較多，不少電力線路直接裸露在外面，容易受到風、雪、雷電等自然災害的影響，從而導致線路老化、絕緣體破壞，線路出現(xiàn)跳閘故障。線路跳閘故障可分為瞬時故障和永久性故障，其中瞬時故障的概率占整個線路故障的70～80%。造成線路發(fā)生瞬時故障的原因主要是由于中性點直接接地系統(tǒng)單相接地，導致故障相電流增大，電壓降低。非故障相電壓升高，則電流增大，線路負荷增大，非故障相兩相電壓可能升高到原來的3倍，從而導致線路薄弱環(huán)節(jié)被擊穿，造成相間短路故障，隨著事故范圍擴大，最終影響到用戶用電。短路故障發(fā)生時，還會零序電壓或者零序電流，且短路電的零序電壓最大，電路長期處于故障運行狀態(tài)，可能導致多點接地短路，弧光接地，從而破壞電力設(shè)備，造成大范圍停電現(xiàn)象[1]。

1.2 主變?nèi)齻?cè)開關(guān)跳閘

主變?nèi)齻?cè)開關(guān)跳閘是常見的開關(guān)跳閘故障之一，主要發(fā)生在主變低壓部分的母線、主變?nèi)齻?cè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)等。主變?nèi)齻?cè)開關(guān)跳閘是由于主變系統(tǒng)的主變系統(tǒng)母線出現(xiàn)故障，或者變壓器差動保護范圍失靈，線路保護拒動，從而導致主變后備開關(guān)跳閘[2]。

某110kV 變電站主變?nèi)萘繛?×72000kVA，4回110kV 線路、4回35kV 線路、12回10kV 線路，負責整個城區(qū)的供電。變電站運行過程中發(fā)現(xiàn)1#主變?nèi)齻?cè)開關(guān)出現(xiàn)跳閘，當值人員發(fā)現(xiàn)1#主變高壓側(cè)121開關(guān)電流II 段I 時限保護動作跳閘，動作電流為Ia=7.18A，Ib=6.01A，Ic=2.31A。事故發(fā)生以后，值班人員立即啟用備用的2#主變，由于2#主變在冷備用狀態(tài)，無法立即投入使用，此次事故導致變電站失壓40分鐘，導致大范圍面積停電。

技術(shù)人員對故障進行檢測分析，發(fā)現(xiàn)主變各側(cè)開關(guān)保護裝置可以發(fā)出有效的保護信號，開關(guān)保護裝置沒有出現(xiàn)問題，隨后對1#主變的絕緣電阻、介質(zhì)損耗進行試驗，發(fā)現(xiàn)1#主變不存在變壓器高壓側(cè)短路和后備保護誤動現(xiàn)象。在檢查35kV 線路保護裝置時，發(fā)現(xiàn)線路出現(xiàn)保護動作信息，35kV 中平325路線路出現(xiàn)零序過電壓報警信息，35kV 中路323線路出現(xiàn)小電流接地報警信息。由此可以得出35kV線路出現(xiàn)單相接地故障，出現(xiàn)線路保護裝置發(fā)出報警信息后，線路依然可以運行一到兩個小時，35kV線路出現(xiàn)兩條線路接地故障，無法滿足中壓側(cè)321開關(guān)的過電流I 段保護和高壓側(cè)121過電流I 段保護動作，導致110kV 變電站的主變?nèi)齻?cè)開關(guān)跳閘[3]。

1.3 主變低壓側(cè)跳閘故障

主變低壓側(cè)跳閘故障是主變系統(tǒng)運行過程中，主變低壓側(cè)的電流超過線路設(shè)置的電流值，從而導致線路超負荷運行。主變系統(tǒng)設(shè)計的線路負荷無法滿足超負荷電流的沖擊，從而導致主變低壓側(cè)出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象。某110kV 變電站為內(nèi)橋接線變電站，變電站一共有2條進線，1條從毛姆220kV 變電站供出的283線路，還有一條為新度220kV 變電站供出的678線，通過110kV 內(nèi)橋710開關(guān)進行連接。110kV變電站一共有2臺主設(shè)備，10kV 低壓側(cè)有2段母線，通過110母線連接開關(guān)進行連接。變電站運行過程中，1號主變低壓后備裝置跳開101開關(guān)，高壓后備保護裝置沒有發(fā)生保護動作，無法隔開毛姆變電站283線路和110kV 母線連接710開關(guān)，從而導致故障無法及時接觸。

故障發(fā)生3秒以后，220kV 新度變電站與110kV283線開關(guān)距離保護III 段動作，跳開283開關(guān)，自動跳開新度變電站與110kV 變電站283線開關(guān)，110kV 變電站的故障隔開，備用設(shè)備開始投入使用。2秒以后，發(fā)現(xiàn)新度變電站與110kV 變電站283線距離III 段不閉鎖重合，重合閘動作失效，導致再次發(fā)生送變電故障。通過檢查發(fā)現(xiàn)這次故障的主要原因是由于1號主變101開關(guān)柜的101開關(guān)C 相下方導電臂動靜觸頭接觸不良，1號主變負荷比較大，導致接觸電長期處于高溫狀態(tài)，C 相動觸頭彈簧失去彈性，觸指失去彈簧束縛以后脫落，造成B 相和C 相接地短路[4]。

2 變電運行系統(tǒng)跳閘故障處理技術(shù)

2.1 線路故障處理

單相接地故障發(fā)生以后，值班人員立即報告調(diào)度人員和相關(guān)負責人，并按照變電站調(diào)度人員的指令找故障的位置。檢查變電站內(nèi)部電氣，查看是否可以找到故障點?？梢詫⒛妇€分段運行，并列的變壓器分列運行，找到故障區(qū)域。檢查互感器是否出現(xiàn)熔斷、避雷器有沒有被擊穿，在確定所有的電氣設(shè)備沒有問題的情況下，可以采用瞬停依次拉閘處理。依次斷開110kV 線路母線的分路開關(guān)，如果斷開某一路開關(guān)時，接地系統(tǒng)信號小時，則可以判斷停電路線存在接地故障，則主要及時處理故障線路就可以確保電力系統(tǒng)的正常運行；如果采用瞬停分路開關(guān)后依然出現(xiàn)接地信號，則說明接地故障沒有發(fā)生在斷開線路，需要及時恢復供電。再依次瞬停其他線路，直到將故障線路找到。

小電流接地配電網(wǎng)中，一般設(shè)置了絕緣監(jiān)測裝置，如果配電網(wǎng)發(fā)生接地故障，則線路電壓和相位不會發(fā)生變壓，因此不需要立即切除故障，線路還可以運行一到兩個小時。但是非故障相對地電壓可能升高2倍，從而導致非故障線路的薄弱位置出現(xiàn)故障，接觸不良位置可能產(chǎn)生放電現(xiàn)象，并在一定條件下產(chǎn)生諧振過電壓，對電網(wǎng)危害更大，因此需要立即進行處理。由于單相接地故障危害比較大，因此，為了降低接地故障對電網(wǎng)的影響，要求變電站工作人員要日常做電氣設(shè)備的保養(yǎng)維護，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的缺陷，提高設(shè)備絕緣水平[5]。

2.2 主變?nèi)齻?cè)開關(guān)跳閘故障處理

主變?nèi)齻?cè)開關(guān)跳閘時由于三側(cè)開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)問題或者差動故障，因此必須根據(jù)實際情況采用不同的處理方式。主變?nèi)齻?cè)開關(guān)出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象以后，技術(shù)人員需要檢查主變后備保護裝置，確定發(fā)生單相故障線路的原因是由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)質(zhì)量缺陷還是由于外力因素造成的。

根據(jù)上述某110kV 變電站三側(cè)開關(guān)跳閘故障原因，可修改主變后備保護裝置的定值。將1#、2#110kV 側(cè)121開關(guān)、122開關(guān)主變過電流II 段I 時限保護整定值投入到保護復合電壓閉鎖過程中，將1#、2#110kV 主變321開關(guān)和322開關(guān)的過電流I 段保護I 時限退出保護復合電壓閉鎖，避免由于中壓側(cè)321開關(guān)的復合電壓閉鎖過電流無法提供保護。

2.3 主變低壓側(cè)跳閘故障

主變低壓側(cè)發(fā)生跳閘故障，必須根據(jù)主變低壓側(cè)的保護動作進行處理。低壓側(cè)是由于線路故障、過載保護還是開關(guān)拒動造成的，如果是線路故障則及時發(fā)現(xiàn)線路存在故障的范圍、原因，并采取相應的措施恢復故障線路；如果是過載保護導致低壓側(cè)的開關(guān)設(shè)備長時期處于超負荷運行，開關(guān)設(shè)備的溫度不斷升高、開關(guān)觸電出現(xiàn)熔斷現(xiàn)象，則需要更換開關(guān)設(shè)備就能恢復低壓側(cè)的正常運行；如果是由于開關(guān)拒動造成的，則需要排除開關(guān)拒動是由于主變低壓保護裝置失效造成的、還是保護裝置沒有及時監(jiān)測到線路過電流和過電流并采取隔斷措施導致低壓側(cè)跳閘故障，則需要檢查保護裝置性能。主變低壓側(cè)出現(xiàn)故障的時候，可以采用故障隔離方式，關(guān)閉主變低壓側(cè)的故障開關(guān)，并進行通電測試，如果是開關(guān)問題，通電以后出現(xiàn)保護盾牌[6]。還可以進行拉合試驗，檢查主變低壓側(cè)的開關(guān)拒動線路，找到跳閘故障的原因。