摘要：我国电力事业的不断发展，各地区的电网建设也越发完善，而变电站作为电力系统中的核心和心脏，在人们生产生活起到良好的电力输送作用。交流系统为变电站可靠运行提供保障，在实际运行中，稍有疏忽则会带来很严重的后果，本文通过案例分析，引出交流系统故障的可能原因，并分析了交流系统主要功能、组成与原理，最后提出了交流系统故障的处理方法。
关键词：变电站；站用交流系统；运行异常；故障处理
前言：变电站的站用交流系统的设计主要为变电一、二次设备提供可靠的交流电源而产生的，是保证变电站为千家万户安全可靠输送电能的重要环节。当变电站站用的交流系统发生异常情况时，则变电站的安全运行将受到影响，只有运行维护人员做好交流系统日常维护及运行工作，避免故障发生，才能保障电网的可靠供电。本文主要对220kV变电站的站用交流系统的异常情况进行整合及分析，确定有效的防范措施，保证交流系统安全可靠运行。
1、异常事故案例分析
2016年3月28日12时30分，某220kV变电站#1站用变变低总开关1QF1、1QF2相继出现跳闸现象，造成站内380V 1M母线交流用电全失,1M母线所带负荷通过直流蓄电池和逆变电源UPS装置暂时供给。
该站站用交流系统正常运行方式为，#1站用变变高552开关、#2站用变变高554开关、在运行状态，#1站用变变低1QF1、1QF2空气开关、#2站用变变低2QF1、2QF2空气开关在合上位置，1M母线智能切换控制器1ATS默认用#1站用变供电，2M母线智能切换控制器2ATS默认用#2站用变供电，事故前交流设备运行正常，如图1所示。
12时55分，运行人员相继赶赴事故现场，开展站用电停电的原因排查及事故处理。检查发现#1站用变变低回路、变低1QF1、1QF2空气开关、智能切换控制器1ATS及1M母线均无接地或其它故障，但在220kV主变压器场地#1检修电源箱发现有烧焦痕迹，是由于进入#1检修电源箱的B相电缆存在破损导致接地故障。正常情况下，如果#1检修电源箱发现短路故障，位于交流屏的#1检修电源QF23空气开关应动作跳开，事后发现QF23空气开关存在卡死现象，导致故障时不能跳开。
13时20分，运行人员在查明故障原因后，对#1检修电源箱的回路故障进行隔离，断开#1检修电源QF23空气开关，合上#1站用变变低1QF1、1QF2空气开关，智能切换控制器1ATS自动切换至#1站用变供电，380V 1M母线用电恢复。由此可见，当交流系统出现越级跳闸故障时，极易造成变电站整体运行出现故障[1]，为站内交流系统正常供电造成影响。
图1 站用电系统接线图
2、站用交流系统的主要功能
在站用的交流系统中，主要目的是为：变压器的循环冷却系统、消防水喷淋系统、设备检修电源、设备的储能电源、机构箱操作电源、事故照明、直流充电的装置、端子箱的加热去潮装置、不间断电源、设备室的通风、空调装置、继电保护装置、消防体系、以及为设备区照明提供可靠的交流电源[2]。
3、站用的交流系统组成与原理
3.1、主要元器件。在站用的交流系统中，主要包含有站用变压器、交流配电屏、交流馈线屏、设备检修电源箱以及各种类型的交流用电设备等。其中，站用变压器根据介质的不同被分为了油绝缘变压器与树脂绝缘的干式变压器两种；而在交流配电屏中，有低压的交流断路器、智能站用的电源切换系统、交流总线等，而其中的交流总线是由固定的铝排接线交流母线组成；在交流馈线屏中，主要包括主变压器辅助的冷却装置、直流的充电装置、有载调压系统以及设备区域内的交流配电箱、检修电源箱、应急照明馈线等；而设备检修的电源箱具备着为应急发电车快速接入以及为高压场地提供临时检修电源等用途。
3.2、工作原理。站用变压器实际上是一个降压变压器，利用高低压侧的绕组匝数比来实现降低电压，如图1所示，#1、#2的站用变分别接于站内10kV不同母线上，通过站用变降为380V\220V的交流电压后，通过#1站用变变低1QF1、1QF2空气开关、#2站用变变低2QF1、2QF2空气开关分别接于1M母线智能切换控制器1ATS及2M母线智能切换控制器2ATS上，利用两段母线的智能切换控制器选择和切换主供及备用电源，一般1ATS选择#1站用变为主供，#2站用变为备用，2ATS则相反，最后送至两段低压交流母线上供各负荷出线使用。当任意一台站用变发生故障失电时，智能切换控制器则会切换至另一台站用变供电，确保站内交流电源可靠供电[3]。
4、故障原因分析
4.1、站用变压器的高压侧故障。若站用变高压侧母线出现故障（如：母线出现对地放电、三相短路等）或者因外界原因造成的母失电等（如：主变压器内部故障跳闸、10kV出线故障越级跳开主变压器的变低断路器等）。
4.2、站用变压器内部故障。当站用变内部或者附件出现故障时，均会造成变压器跳闸现象，最终导致站用变失电。变电站自身出现故障的因素主要有：变压器的内部短路、变压器出现漏油现象、套管出现破损或者放电现象等。
4.3、站用变压器的低压侧故障。当站用变压器因低压侧断路器故障而出现跳闸现象、低压负载空气开关在故障后拒动导致越级跳闸、智能切换控制器出现机构卡涩现象、电压监测回路出现保险丝二次熔断现象、智能切换控制器故障不能正常切换电源等，都会致使交流低压系统难以正常运转。
5、防范措施制定
针对上述失电现象，变电站的相关人员应做好以下几点：（1）巡检人员应做好变电设备的巡视工作并定时测量温度，及时掌握系统内部的状况，当系统出现故障时，能够及时解决问题。（2）相应人员应做好变电站设备的定期轮换与维护，避免设备因使用过度或者维护不到位而产生的事故现象，继而引发交流系统的失电现象。（3）设备新投或者设备A、B修之后，相应人员应做好设备的验收工作，保证设备处于良好运行工况。
6、交流系统故障处理
6.1、站内其中一台站用变失电时。若根据现场检查是由于站用变压器内部故障导致的失电，应立即将故障的站用变隔离，同时检查失电后主供母线是否有切换至备用站用变，若自动切换失败，则应检查备用交流系统有无其他故障，在排除故障后可手动切换至备用站用变，恢复失电母线供电。若是由于站用变的高压侧故障导致失压，则在故障得到处理前都不能投入站用变，以免在低压返供电后投于故障，进一步扩大事故范围。
6.2、全站交流系统失电时。此时虽然可以通过直流蓄电池和逆变电源UPS装置暂时供给，但由于容量有限，一直只能供给4-8小时，因此必须尽快查明故障原因，将故障隔离后立即恢复站内交流供电。同时，应首先考虑到主变冷却器电源失电后，主变油温是否有越上限现象，若出现油温过高，则应加强巡视及记录油温，在不能及时恢复站内交流用电的情况下，可向调度申请压负荷来控制主变油温。
6.2、当变电站发生全站交流失电，且不能通过站内交流系统及时恢复送电时，可考虑利用应急临时发电设备接入，尽快恢复站内交流用电，防止事故范围进一步扩大。同时，可在日常运维工作中，制定黑启动方案，确保在全站交流系统失电后能得到快速有效的处置。
7、总结
在变电站运行中，交流系统具有重要作用，是保证变电站可靠运行的关键环节。在变电站的运行中，如何保障交流系统正常稳定供电是变电运行人员关注的一大问题，只有实时监控站内的交流系统运行，制定快速的应急处置措施，在日常运维过程中有效消除交流系统内部的异常情况，才能够更有效的保障电网的安全稳定供电。
参考文献：
[1]李广杨. 220kV变电站站用交流系统运行的异常分析[J]. 电子测试, 2016(17):120-121.
[2]张英继, 孙迪. 220kV变电站主变异常运行方式的探究[J]. 中国科技投资, 2016(21):79-79.
[3]张旭升. 关于500kV变电站站用交流系统运行异常及解决方法分析[J]. 中国科技博览, 2015(35):40-40.
论文作者:何伟能
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/12/6
标签：系统论文; 母线论文; 故障论文; 变电站论文; 变压器论文; 站内论文; 电源论文; 《电力设备》2017年第23期论文;