变电站站用交流电源系统反充电故障分析及措施

变电站站用交流电源系统反充电故障分析及措施

彭宏亮

（广东电力有限责任公司惠州供电局广东惠州516001）

摘要：变电站站用交流系统是变电站的重要组成部分，其供电可靠性不仅关系到站用交流系统的安全可靠运行，也直接影响到变电站设备的正常运行。基于此，本文主要就变电站站用交流电源系统的反充电故障进行分析研究。

关键词：变电站；交流电源；故障分析；整改措施

前言：

站用交流电源系统由站用变压器电源、站用变压器、380V低压配电屏、保护测控、交流供电网络组成的系统，目的是为了给变电站提供可靠的交流电源。站用电负荷由站用配电屏直配供电，对重要负荷采用分别接在两段母线上的双回路供电方式。对于双电源交流电源系统，采用双电源切换回路供电设备，两路交流输入电源应分别接到380V两段工作母线上。采用环形网络供电干线的两回交流输入电源应分别接到380V两段工作母线上，正常时为开环运行。

一、故障情况简介

由于天气原因某变电站进线发生线路杆塔倒塔，两条线路均跳闸，该站全站失压。为尽快恢复该站用户供电，采取10kV馈线F21和10kV馈线F27分别给10kVII母和V母倒供供电方式，II母和V母分列运行。

07时23分36秒，该变电站10kVF21零流I段动作跳开F21开关，07时24分16秒，#3站用变低零流II段动作，跳开#3站用变变高530开关，现场检查无异常后汇报调度，恢复跳闸前运行方式。2018年09月20日07时08分42秒，馈线F21再次发生故障，零流I段动作跳开F21开关，07时08分58秒，#3站用变低零流II段动作，跳开#3站用变变高530开关。08时46分42秒364毫秒，#2站用变低零流II段动作，跳开#2站用变变高520开关，08时46分42秒353毫秒，#3站用变低零流II段动作，跳开#3站用变变高530开关。

故障前运行方式为：全站110kV线路、两台主变在检修状态，10kV馈线F21倒供10kVII母和III母，10kV馈线F27倒供10kVV母，II母和III母为导线硬连接，分段开关535在热备用状态，#2站用变、#3站用变在运行状态。其保护动作情况如下：

第一次跳闸：2018-09-1907：23：36：696，500ms馈线F21零序Ⅰ段动作跳开F21开关；2018-09-1907：24：16：694，2002ms#3站用变低压零序Ⅱ段动作跳开530开关，零序II段定值0.63A，时间2s。

第二次跳闸：2018-09-2007：08：43：148，502ms馈线零序Ⅰ段动作跳开F21开关；2018-09-2007：08：58：639，2000ms#3站用变低压零序Ⅱ段动作跳开530开关，零序电流1.203A，零序II段定值0.63A，时间2s。

第三次跳闸：2018-09-2008：46：44：353，2000ms#3站用变低压零序Ⅱ段动作跳开530开关，零序电流0.748A，零序II段定值0.63A，时间2s；2018-09-2008：46：44：364，2002ms#2站用变低压零序Ⅱ段动作跳开520开关，零序电流1.493A，零序II段定值0.63A，时间2s。

二、动作行为分析

经检查发现#3站用变馈线环网断路器JKL110和#2站用变馈线环网断路器JKL309均在投入状态，交流380V两条母线存在环网。第一次故障，馈线F21由于故障跳闸后，10kVII母和III母由10kVV母通过#3站用变、380V交流母线、#2站用变反供电，#3站用变变低负荷迅速增大，经过一段时间（秒级）后，380V环网电缆过热使导线绝缘皮烧熔导致接地，#3站用变低零流保护动作跳开变高530开关。第二次故障与第一次故障相同，可能由于第一次故障时导线因绝缘皮烧熔发生的是短时接地，恢复送电后绝缘良好，并未直接跳闸。馈线F21发生故障后，与第一次故障过程类似，#3站用变低零流保护动作跳开530开关。第三次故障前，断开380VII母上交流馈线断路器，合上530开关后，再分别合上380VII母馈线断路器，当合上JKL110时，由于380V存在环网并且有导线接地，#2站用变和#3站用变变低感受到故障电流，达到定值后分别出口跳闸跳开520开关和530开关。

现场检查，380V交流馈线部分电缆有明显的绝缘破损，并存在接地现象，站用变低压配电屏进线断路器及交流馈线断路器均未跳闸。站用变低压配电屏断路器采用具备二段式过流保护功能的D型交流断路器，可实现短延时定时限+长延时反时限跳闸，额定电流63A，定时限段电流定值500A，反时限段定值63A。交流馈线环网电源断路器JKL309和JKL110断路器均为额定电流为63A具备二段式过流保护功能的D型交流断路器，与低压侧配电屏进线断路器定值相同。这种施耐德EasyPactCVS系列断路器保护采用热磁脱扣器，反时限长延时的过载保护（热保护）过载并达到时限后脱扣，定时限的短路保护（磁保护）达到设定的电流值会瞬时脱扣。站用变低压侧只投入零序过流二段，定值0.63A，时限2s，变比150/1，折算一次值为94.5A。三次故障站用变变低最大故障电流为1.493A，折算一次值为224A，未达到站用变变低进线断路器和馈线断路器定时限短路保护设定的电流定值500A，长延时的热保护尚未动作站用变变低零流达到定值直接跳闸。

三、处理与整改措施

1、运行维护的改进措施。停送电操作时对运行方式检查不到位，未能正确发现380V存在环网现象，未正确检查交流馈线断路器状态。由于环网指示灯采用AC两相接线，两相均有电时环网指示灯亮，但现场该回路只接入A相，因此指示灯不亮，运行人员误认为未环网，同时送上两侧环网电源断路器。根据现场接线方式整改指示灯回路，检查站内其他馈线断路器是否存在相似问题，并制定交流馈线空开投退表，避免由于对运行方式判断失误造成非正常环网。

2、交流系统改进措施。断路器选型及级差配合存在失配，根据广东电网《变电站站用交流电源系统继电保护有关技术要求》站用交流电源系统380V交流馈线断路器宜按照1.2倍负载额定电流选择；交流馈线断路器具备可整定条件时，应与380V低压配电屏进线断路器配合。交流馈线断路器长延时段的反时限特性应与上一级对应反时限段（或定时限段）满足选择性配合，时间级差不小于0.15s。该站所使用的低压配电断路器不具备时限整定，统一更换可整定的380V断路器，避免由于断路器失配造成事故的进一步扩大。

3、交流系统设备改进措施。380V断路器保护定值与电缆线径大小不匹配。现场检查导线为2.5mm2的导线，安全载流值为28A，断路器额定电流63A，远超安全载流值，存在安全风险。结合各回路负载额定电流选择合适线径的电缆和断路器，防止由于设备材料选择不当造成安全风险。

参考文献：

[1]DL/T5155-2002220kV～500kV变电所所用电设计技术规程

[2]谢杨.变电站站用电交流系统的现状分析及改进建议[J].科技与创新，2014.

[3]梅成林，马明，王玲，等变电站用低压交流环网故障的危害[J].广东电力，2017.