一起110kV变电站交流电源系统事故分析论文_解卫利

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摘要：变电站站用电系统作为变电站重要的基础辅助设施，是变电站设备可靠工作的根本，其设备能否正常运作，关系到变电站乃至整个电网的安全稳定运行。因此，变电站站用电系统是保障变电站安全、稳定运行的一个重要前提。其一般由直流系统的整流电源、开关操作机构的储能电源、刀闸的操作电源、变压器的冷却电源和有载调压电源、通信电源、生产照明电源、检修电源及生活电源等组成。在电力系统供电可靠性日益提高的条件下，是保障变电站事故处理和快速恢复送电的必要条件。

关键词：110kV变电站；交流电源系统事故；处理措施

前言：

站用电系统是变电站的重要组成部分，如果系统出现故障，将直接或间接地影响变电站一次设备和二次设备的正常运行，严重时会扩大事故范围，造成一次设备故障停电。因此，站用电系统对变电站运行的影响及其隐患排查成为当下要做的紧迫工作。

1事故情况简述

2019年1月16日，110kV某变电站因运行人员操作不当，导致交流系统发生10kV#1站用变电源和35kV#2站用变电源两个变比不同的站用变强行并列，从而使该站交流系统出现较大环路电流，致使#1交流电源屏“110kV场地I路交流电源空气开关”与“10kV场地I路交流电源空气开关”以及#2交流电源屏“110kV场地II路交流电源空气开关”与“10kV场地II路交流电源空气开关”全部跳开，相关的电缆绝缘烧坏接地。

2故障发生经过及分析

2.1该站交流站用电系统接线

如图1所示，该站的交流系统是由两路电源组成。其中#1电源是10kV/380V的站用变，#2电源是35kV/380V的站用变。该站站用电正常方式为：#1站变低压侧11QS、12QS刀闸在合位，#2站用变低压侧21QS、22QS刀闸在合位。两台交流备自投都是运行在“方式一”（#1电源为主供电源，#2电源为备用电源），自动切换开关1ATS合闸于#1站变，自动切换开关2ATS也合闸于#1站变，由#1站变带全站的交流负荷。#1交流电源屏“110kV场地I路交流电源空气开关”QF1和#2交流电源屏“110kV场地II路交流电源空气开关”QF2均为合上位置。#1交流电源屏“10kV场地I路交流电源空气开关”以及#2交流电源屏“10kV场地II路交流电源空气开关”也同时投入。

图1站用交流系统正常运行方式图

2.2故障发生经过

2019年1月16日15：10分左右，该站运行人员对交流电源进行切换试验操作（配合厂家对站用交流系统备自投进行检查），断开#2充电屏#1进线电源保险21QS（模拟#1站变断电），此时交流电源系统自动将#2交流屏转由#2站变供电，此时自动切换开关1ATS合闸于#1站变，自动切换开关2ATS合闸于#2站变，由#1站变带一段交流母线负荷，#2站变带二段交流母线负荷，如图2所示，此时#1电源和#2电源出现了强行并列的情况。20分钟后，交流屏QF1、QF2等空气开关跳闸，监控后台“站用变低压侧母线异常”光字牌亮。

图2站用交流系统故障时运行方式图

2.3故障分析

仅考虑接线组别的因素，主变采用的Y/Y/△-11的接线组别，于是35kV和10kV存在30°的相位差，如果并列运行，其电压差为：

估算电缆长度为200米，截面为6mm2，其纯铜电缆芯的阻值为

则可算出该环流可达

该站交流屏交流空开额定电流为63A，其脱扣特性如表1所示。从上述计算所得可知，该环流未达到空气开关速跳电流值（环流为184A,约为3In），交流空气开关不能瞬时动作，约20分钟后，空开才热脱扣动作。环路运行的#1交流电源屏“110kV场地I路交流电

源空气开关”与“10kV场地I路交流电源空气开关”，以及“#2交流电源屏110kV场地II路交流电源空气开关”与“10kV场地II路交流电源空气开关”均延时跳开，而长时间的大电流使相关的电缆绝缘烧坏。

表1　ABB C型空气开关脱口特性

2.4事故结论

通过上述分析及现场检验，1月16日异常跳闸的原因为运行人员操作不当，导致交流系统发生10kV#1站用变电源和35kV#2站用变电源两个变比不同的站用变强行并列，从而使该站交流系统出现较大环路电流，致使交流屏部分空气开关热脱扣，相关保护装置失去电源，相关的电缆绝缘烧坏接地。

3整改措施

此次交流系统故障首先源于运行方式的设置不正确，而运行人员在不了解运行方式的情况下盲目进行交流备自投的切换试验所造成的。根据设计规定，断路器、隔离开关的操作及加热负荷，可采用按配电装置区域划分、分别接在两段站用母线的下列双回路供电方式之一，各区域分别设置环形供电网络以开环运行，环网中间不设置刀开关，环网供电间隔不宜超过8个。环路供电具有供电方式灵活的优点，不会因某个交流屏空开处故障而造成交流不能供电；但缺点是万一来自两个不同站变的空开同时合上将出现环流，甚至会出现类似本次故障的严重后果，因此必须在运行方面加于严格管理。

（1）重新审核变电站的二次规程及其相应的典票，禁止采用环路供电方式的两路空气开关同时在两个交流屏投入。梳理变电站交流电源配置情况，将环路供电或双回路区域供电的联络开关找出，并打印标签，注明“正常运行，严禁投入”。进行站用交流备自投的切换试验时必须首先确认两路空气开关没有同时投入以防交流环路运行，对运行人员开展相应培训。

（2）将变电站的两套站用电源屏运行模式改为“自动电源一”或“自动电源二”模式，保证两条母线使用同一站变，对于有站外电源的，将站外电源站用变置备用状态。由于使用单独站变供电，需要定期做好站用电源切换试验。

（3）对于双回路供电的设备和装置，对于可能出现合环情况的，在显眼位置粘贴“禁止合环”的标识，并且开关状态标识清晰，可以明确判断在某个位置处于何种状态。

参考文献:

[1]杨联宇，卢昌宏，许珅．110kV变电站站用电系统隐患分析及解决方案[J]．华北电力技术，2018（12）：33~35．

[2]华春翔．220kV变电站站用电系统运行可靠性改进方案探讨[J]．电气工程与自动化，2019：33~34．

[3]廖明．浅谈变电站站用交流系统应急方案[J]．现代制造，2019（24）：45．

[4]蔡明，周铀，程文星．变电站站用电系统故障分析及改进措施[J]．电器与能效管理技术，2016（3）：72~77．

论文作者:解卫利

论文发表刊物:《电力设备》2019年第19期

论文发表时间:2020/1/15

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