一起220 kV 母線電壓頻繁跌落問題處理與分析

項錦曄，文海泉，雷軼群，陳士龍

（國網(wǎng)浙江省電力有限公司衢州供電公司，浙江 衢州 324002）

1 母線電壓異常問題概述

在變電站實際運行過程中，由于母線電壓涉及間隔數(shù)量多，覆蓋區(qū)域廣，且面臨復雜多變的現(xiàn)場環(huán)境，給母線電壓設備平穩(wěn)運行帶來挑戰(zhàn)[1-4]。此外，設備質(zhì)量、人為活動也是影響母線電壓回路的重要原因。

1.1 母線電壓異常的原因

引起母線電壓異常的因素主要分為環(huán)境因素、設備因素、人為因素3 部分。

1.1.1 環(huán)境因素

長期處于潮濕環(huán)境下的TV 端子箱、TV 隔離開關機構(gòu)箱等戶外設備內(nèi)部易積水、凝露，影響二次電壓回路對地絕緣、相間絕緣；電纜溝、機構(gòu)箱等區(qū)域封堵措施不完善導致小動物誤入，甚至造成動物啃咬二次電纜的情況，導致電壓回路斷線。

1.1.2 設備因素

產(chǎn)品質(zhì)量較差，使得TV 隔離開關輔助接點無法正常切換，失去母線電壓，影響保護功能；設備使用年限較長，造成保護裝置采樣插件異常、CPU插件異常等。

1.1.3 人為因素

作業(yè)人員關閉戶外設備時密封不嚴，導致雨水滲入，影響設備屬性；綜合檢修、保護改造等工程中行為不規(guī)范造成電壓回路異常，如作業(yè)人員在通壓試驗結(jié)束后，安全措施恢復不到位造成螺絲未緊固導致回路電阻增大，或二次電纜受損、絕緣降低導致電壓回路兩點接地，形成電壓差，裝置采樣波形出現(xiàn)畸變。

1.2 母線電壓異常的危害

母線電壓異常甚至TV 斷線時，將影響母線上所有間隔的保護、測量、計量功能，引起繼電保護可靠性、靈敏性降低、測量數(shù)據(jù)異常、電能質(zhì)量計算失準等諸多不利因素。其中，影響繼電保護范圍最廣，危害最大。

1.2.1 線路保護

異常母線上所有線路支路間隔與電壓相關的保護退出運行，如退出距離保護、零序差動保護、零序過電流保護等。

1.2.2 變壓器保護

TV 斷線時本側(cè)復壓過流保護、零序過流保護方向元件退出[5]。變壓器三側(cè)均TV 斷線，高中壓側(cè)后備保護復壓元件退出，變?yōu)榧冞^流保護；僅低壓側(cè)TV 斷線時，低壓側(cè)后備保護復壓元件退出。

1.2.3 母線保護

母線電壓TV 斷線，母線保護復壓閉鎖功能開放，失靈電壓開放[6]，保護誤動作風險驟增。

1.2.4 備自投裝置

備自投裝置主要應用于110 kV 及以下的中低壓電力系統(tǒng)，若兩段母線電壓均低于有壓定值則備自投延時15 s 放電，閉鎖備自投。

1.3 母線電壓異常的檢測思路

二次電壓并列回路典型設計思路為：TV 二次側(cè)輸出保護和測量、計量電壓依次經(jīng)過TV 端子箱單相電壓熔絲/專用空開、TV 隔離開關位置輔助接點后引至電壓并列裝置。保護和測量電壓在電壓并列裝置處完成電壓并列，并經(jīng)保護裝置的電壓切換箱切換后輻射至各間隔保護測控裝置，或直接引至相應的母設測控。計量電壓在電壓并列裝置處完成電壓并列后，再經(jīng)電壓重動繼電器完成電壓切換后接至各測量表計，如圖1 所示。其中，保護、測量、母設遙測共用一個電壓繞組；計量表計單獨用一個繞組。

圖1 母線電壓并列回路原理

當母線電壓異常時，可以通過缺陷的影響范圍進行初步定位分析，如保護、測量、計量裝置均電壓異常，則故障在TV、TV 隔離開關輔助開關、電壓并列裝置等公共設備上；若異常母線上所有保護測控裝置均有電壓跌落，但計量電壓正常，則故障點單獨出現(xiàn)在保護測量電壓回路上；若僅母設測控裝置顯示電壓異常，則故障點應集中在母設測控及其至TV 端子箱的二次回路上。

母線電壓異常檢測思路為從二次電壓回路源頭開始遍歷搜尋異常，以回路元器件為單位依次確定兩點間是否存在電壓差，以此定位缺陷。電壓回路異常分析流程如圖2 所示。

圖2 母線電壓異常分析流程

2 220 kV 副母電壓頻繁跌落處理

2.1 異常情況

2023 年6 月23 日，監(jiān)視系統(tǒng)畫面顯示某變電站220 kVⅡ段母線電壓時常有異常跌落，最低達209 kV，并列運行的220 kV Ⅰ段母線電壓正常，如圖3 所示。經(jīng)調(diào)閱歷史曲線，該問題已存在較長時間，近期電壓波動更頻繁，有發(fā)展嚴重趨勢。

圖3 220 kVⅡ段母線電壓間斷性異常周曲線圖

2.2 現(xiàn)場處理

由于220 kV Ⅱ段母線電壓異常跌落時刻不定，且基本都能自行恢復，運檢人員在發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象后，多次趕往現(xiàn)場檢查，但往往人到現(xiàn)場便復歸，或在查找時量取電壓過程中自動復歸，影響了運檢人員對故障原因的準確定位。

查閱220 kV 線路故障錄波器、主變故障錄波器錄波情況，歷史文件顯示Ⅱ段母線所連支路電壓均同時出現(xiàn)異常，并結(jié)合監(jiān)控系統(tǒng)歷史曲線初步判斷異常點在保護測量電壓共用的二次電壓回路上。在最初查找原因未果后，運檢人員懷疑是電壓回路上某一接線回路上有松動，便檢查整個電壓回路的螺絲緊固情況，未發(fā)現(xiàn)有明顯松動現(xiàn)象，但此后該電壓跌落仍時有發(fā)生。

7 月7 日，運檢人員檢查發(fā)現(xiàn)保護測量共用的A 相熔絲存在松動和接觸不良情況，測出熔絲兩端壓差約為5.6 V，便將其更換為專用電壓空開，電壓恢復正常，如圖4 所示。

圖4 由熔絲換為專用空開

在更換熔絲后，220 kV Ⅱ段電壓異常仍時有發(fā)生，但壓降頻率降低，持續(xù)時間縮短，如圖5所示。

圖5 220 kVⅡ段母線電壓間斷性異常日曲線圖

7 月25 日，220 kV Ⅱ段母線電壓再次異常且持續(xù)時間較長，運檢人員測量Ⅱ母TV 端子箱電壓過程中，首次可以明確測出Ⅱ母TV 隔離開關A 相輔助接點兩端存在壓差（約為8.9 V），打開220 kVⅡ母TV 隔離開關機構(gòu)箱，用螺絲刀輕觸圖6 所示的螺絲后，該TV 隔離開關常開接點間壓差消失，且該螺絲并無任何松動。因此判斷為串聯(lián)在二次電壓回路里的這副TV 隔離開關常開接點內(nèi)部存在偶發(fā)性的接觸異常?，F(xiàn)場重新更換一副輔助接點后電壓恢復正常，至此再無異常情況發(fā)生。

圖6 存在異常的TV 隔離開關輔助接點

2.3 原因分析

2 次處理過程中二次元器件兩端壓差換算后與電壓異常波動幅度基本一致，如表1、圖3 所示。

表1 電壓差換算表

熔絲松動缺陷對應圖3 波形1（持續(xù)時間較長、壓降較小，約為10.7 kV），TV 隔離開關輔助接點接觸不良缺陷對應波形2（持續(xù)時間較短、壓降較大，約為17.1 kV）。且在更換熔絲后，跟蹤多次電壓異常情況，其波形特征均類似圖3 波形2，如圖5 所示。綜上所述，判定該異常缺陷為在保護測量電壓回路中，由兩個接觸異常程度不一、時限不定的元器件組合成的復合型缺陷。

2.4 防范措施

本次電壓異常波動偶發(fā)性強、持續(xù)時間不定、故障點多重化，因整體元器件運行時間較長，易出現(xiàn)絕緣降低、接觸不良等狀況，若處理不及時，后期存在著故障時間變長，頻次增多，壓降幅值增大，甚至擴大故障范圍影響保護功能等隱患，干擾設備正常運行。為減少類似情況發(fā)生，后續(xù)建議采取以下措施：

增強源端管控。嚴格執(zhí)行標準化作業(yè)規(guī)范，提升設備投產(chǎn)驗收質(zhì)效，保證設備安裝質(zhì)量、運行質(zhì)量。

做好針對性整改。檢修班組須做好備件儲備工作，如本次案例中220 kV Ⅱ段母線TV 隔離開關機構(gòu)內(nèi)已無多余的常開輔助接點，必要時結(jié)合停電檢修進行針對性的整改。

提升巡視質(zhì)量。針對年限較長的變電站，運維班組加強日常巡視，并通過錘煉核心業(yè)務能力提升隱患查找水平。

3 結(jié)束語

母線電壓異常是一種影響范圍廣、危害潛力大的缺陷，且隨著變電站投運時間增長，發(fā)生概率也逐年遞增。本文針對一起母線電壓頻繁跌落問題進行了剖析處理，分析了電壓異常原理、危害，通過現(xiàn)象初覽、源端檢測的思路定位、處理缺陷，并提出了具體的防范措施，為處理變電站母線電壓異常問題提供了查找解決思路。