以伊敏换流站极II平抗直流侧套管故障导致直流闭锁事故为例进行分析。伊敏换流站极II平抗为西安西电变压器公司生产的PKDFP-50003000-290型户外、单相、油浸、强迫油循环风冷平波电抗器。其直流侧套管使用的是HSP公司生产的GSETFT1950/546-3800DC型号干式套管。套管是平波电抗器的重要部件，它是平波电抗器的载流元件之一，它将平波电抗器的高、低压引线引到箱体外部，不但作为引线对地绝缘，且担负着固定引线作用，它需要适应外界的各种恶劣环境。而伊敏地区冬季持续时间长达7个月，平均气温在零下34℃，这对套管就提出了很高的技术要求，套管内部结构的设计要充分考虑到不同地区的气候影响。
2 故障简述
2015年5月30日22时43分27秒，极IIA、B套极母线差动保护II段动作，极II平波电抗器本体重瓦斯保护动作，极II直流系统Z闭锁。极II换流变进线开关5021、5022开关跳开并锁定，无功控制退出5613、5614、5622、5623、5631、5632交流滤波器。安稳装置动作，切呼伦贝尔电厂1台机组，切鄂温克电厂1台机组。故障时天气情况良好。
故障设备为西安西电变压器有限责任公司生产，型号为PKDFP-500-3000-290，额定电感290mH，额定电流3000A，额定对地直流电压500kV。
3 故障前系统运行情况
直流系统运行方式：极II 直流系统单极大地回线方式运行，输送功率1450MW；极I直流系统换流变进线5012、5013开关热备用状态。
交流系统运行方式：500千伏伊换#1、#2线及500千伏巴换#1、#2线运行正常，500千伏交流滤波器5613、5614、5622、5623、5631、5632运行正常，站用电I、III回运行正常，II回备用正常，站内无任何检修工作。
有功控制方式：单极功率控制。
无功控制方式：无功自动控制，Q控制。
直流系统方式：极II PCPB主机在“值班”状态，PCPA主机在“备用”状态，极II PPRA、PPRB均在“值班”状态。
主控站：伊敏换流站。
4 保护动作情况分析
4.1保护动作过程分析
4.1.1极母线差动保护逻辑
保护动作：︱IDP－IDL－Z11_IT1-Z12_IT1︱>max（0.3pu，0.2max（IDP，IDL，Z11_IT1，Z12_IT1））&︱UDL︱<0.54pu
4.1.2 保护动作情况分析
从录波图分析，故障时刻，极II极母线差动保护电流值差动量远大于制动量900A。直流极母线电压有明显下降趋势。
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以极II PPRA保护为例，经计算，极母线差动保护动作量II段定值约为1513A，实际差动电流值达到5765A，极母线差动保护II段差动电流值远大于动作定值；同时，极母线电压UDL下降至约106kV，低于动作定值270kV，满足极母线差动保护动作条件，保护动作正确。同理，分析极II PPRB系统故障录波波形基本一致，保护动作正确。
5 故障检查过程及原因初步分析
5.1 故障检查过程
5.1.1 初步检查
经故障录波及事件记录分析，确认极II极母线出线光电流互感器（IDL）至极II阀厅首端光电流互感器（IDP）区域设备发生故障。运维人员立即对极II换流变进线区域、换流变、阀厅设备和直流场设备进行了巡视，未发现明显故障点。将极II直流系统转检修后，现场对故障区域重点设备极II平抗本体及套管进行了试验，并取油进行了分析，发现平抗本体及其绕组对地绝缘不合格，绕组介损不合格；套管介损值极大超过仪器量程远超出厂值0.34，电容量2677PF大于出厂值1220PF；油中主要气体含量偏大，乙炔达到9.23PPM、氢气含量达到252.53PPM。现场经检查套管外部及附近构件均无放电痕迹，初步怀疑为套管内部故障放电。
5.1.2吊套管检查
6月2日，在中国电科院、沈阳传奇公司（受德国HSP公司委托）专家见证下，国网蒙东检修公司现场排油后将平抗检查孔打开并将故障套管吊出，发现故障套管法兰至末屏汇流环处有大面积放电痕迹，表面炭化，有较大面积脱落，汇流环炸裂，脱落物对平抗造成了污染。经试验，套管电容量为2.17nF，介损为90.78%，平抗介损为0.227，直阻为35.28mΩ，确认极II平抗故障的原因为直流侧套管绝缘击穿所致。
5.2 故障原因初步分析
按照伊敏换流站运维规定，套管等设备紫外成像每月进行一次，红外成像测温每天进行一次，未见异常。2015年年度检修期间，对该台平抗进行了例行试验，试验结果正常。5月26日，极II直流系统运行后，运维人员利用红外热像和紫外放电检测未发现该套管出现异常。
2011年，伊敏换流站和宝鸡换流站曾6次（伊敏换流站3次），出现平波电抗器直流侧套管放电现象（旧套管型号：GSETFT1950/536-3800DC），其中，极II平抗套管放电共出现过2次，2011年4月20日，我站发现极II平抗直流侧套管出现放电现象，降压运行放电现象仍存在，2011年5月14日，利用同种型号套管备品完成了更换；2011年6月19日，监测发现平抗套管再次放电，2011年6月28日更换同型号套管。2012年HSP厂家按照《宝鸡站HSP故障套管解体汇报会》要求生产了新型套管，伊敏换流站于当年8月4日完成更换工作。按照要求新套管内部电容芯子提高约1.5m，套管外部整体尺寸增加约2.0m，套管内径增加25-35mm，从而 100%电压点与周围接地体具有更远的距离，同时降低硅橡胶伞裙的表面场强。同时，要求新设计的套管应能够适应换流站运行环境并具有通用性。在新套管设计及制造过程中，要结合故障套管解体中发现的问题进行改进工艺，如套管内部发泡材料的粘接工艺等。目前，该套管外部尺寸已落实会议要求，并按照东北电力设计院要求对构架跨度进行了加宽改造，但该套管内部工艺如何改进无法知道。经宝鸡站同型号套管解体分析，套管放电首先发生在套管绝缘内部，由此引起固体绝缘及其介面的树枝状放电，直至发生径向击穿。本次故障不排除仍存在旧套管相类似的隐患，需进一步解体分析。
参考文献：
[1] 南京南瑞继保电气有限公司.RD6T011200-003，PCS-9500 直流系统保护定值整定说明.2009
[2] 南京南瑞继保电气有限公司.RD6T011400-001，PCS-9500直流控制保护系统硬件手册.2009
[3] 中国电力出版社.ISBN 978-7-5123-1046-9 高压直流输电工程技术.2004
论文作者:冯裕山,王纯
论文发表刊物:《电力设备》2017年第1期
论文发表时间:2017/3/10
标签：套管论文; 故障论文; 伊敏论文; 母线论文; 动作论文; 系统论文; 差动论文; 《电力设备》2017年第1期论文;