一起110kV變電站交流電源系統事故分析

摘 要：交流站用電系統是一個變電站的重要組成部分，交流站用電系統運行的可靠性直接影響電力一次系統的安全運行。本文介紹了一起由于運行人員操作不當引起的交流電纜絕緣燒壞接地事故。同時通過對事故原因進行分析，提出了防范對策。

關鍵詞：變電站；站用電；失電；事故；防范對策

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.160

0 引言

交流站用電系統是一個變電站的重要組成部分，擔負了變電站開關儲能、主變冷卻器 、直流系統蓄電池充電等重要回路的供電任務，因此交流站用電系統運行的可靠性直接影響電力一次系統的安全運行 。為了提高站用電系統的運行可靠，一般變電站都使用兩路電源，有的重要變電站甚至使用三路電源。交流站用電系統同時還使用了自動投切功能，以保證站用電供電的連續性 。但是在使用了多路電源后，在站變并列時，也帶來了一些新的問題。本文介紹了一起由站用電系統自投站變并列運行導致的交流站用電事故。

1 事故情況簡述

2012年1月16日，110kV某變電站因運行人員操作不當，導致交流系統發生10kV #1站用變電源和35kV #2站用變電源兩個變比不同的站用變強行并列，從而使該站交流系統出現較大環路電流，致使#1交流電源屏“110kV場地I路交流電源空氣開關”與“10kV場地I路交流電源空氣開關”以及#2交流電源屏“110kV場地II路交流電源空氣開關”與“10kV場地II路交流電源空氣開關”全部跳開，相關的電纜絕緣燒壞接地。

2 故障發生經過及分析

2.1 該站交流站用電系統接線

如圖1所示，該站的交流系統是由兩路電源組成。其中#1電源是10kV/380V的站用變，#2電源是35kV/380V的站用變。該站站用電正常方式為：#1站變低壓側 11QS、12QS刀閘在合位，#2站用變低壓側21QS、22QS刀閘在合位。兩臺交流備自投都是運行在 “方式一”（#1電源為主供電源，#2電源為備用電源），自動切換開關1ATS合閘于#1站變，自動切換開關2ATS也合閘于#1站變，由#1站變帶全站的交流負荷。#1交流電源屏“110kV場地I路交流電源空氣開關”QF1和#2交流電源屏“110kV場地II路交流電源空氣開關”QF2均為合上位置。#1交流電源屏 “10kV場地I路交流電源空氣開關”以及#2交流電源屏 “10kV場地II路交流電源空氣開關”也同時投入。

2.2 故障發生經過

2012年1月16日15：10分左右，該站運行人員對交流電源進行切換試驗操作（配合廠家對站用交流系統備自投進行檢查），斷開#2充電屏#1進線電源保險21QS（模擬#1站變斷電），此時交流電源系統自動將#2交流屏轉由#2站變供電，此時自動切換開關1ATS合閘于#1站變，自動切換開關2ATS合閘于#2站變，由#1站變帶一段交流母線負荷，#2站變帶二段交流母線負荷，如圖2所示，此時#1電源和#2電源出現了強行并列的情況。20分鐘后，交流屏QF1、QF2等空氣開關跳閘，監控后臺 “站用變低壓側母線異?！惫庾峙屏痢?/p>

2.3 故障分析

僅考慮接線組別的因素，主變采用的Y/Y/△-11的接線組別，于是35kV和10kV存在30°的相位差，如果并列運行，其電壓差為：

V

估算電纜長度為200米，截面為6mm2，其純銅電纜芯的阻值為

則可算出該環流可達

該站交流屏交流空開額定電流為63A，其脫扣特性如表1所示。

從上述計算所得可知，該環流未達到空氣開關速跳電流值（環流為184A，約為3In），交流空氣開關不能瞬時動作，約20分鐘后，空開才熱脫扣動作。環路運行的#1交流電源屏“110kV場地I路交流電源空氣開關”與“10kV場地I路交流電源空氣開關”，以及“#2交流電源屏110kV場地II路交流電源空氣開關”與“10kV場地II路交

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流電源空氣開關”均延時跳開，而長時間的大電流使相關的電纜絕緣燒壞。

2.4 事故結論

通過上述分析及現場檢驗，1月 16日異常跳閘的原因為運行人員操作不當，導致交流系統發生10kV #1站用變電源和35kV #2站用變電源兩個變比不同的站用變強行并列，從而使該站交流系統出現較大環路電流，致使交流屏部分空氣開關熱脫扣，相關保護裝置失去電源，相關的電纜絕緣燒壞接地。

3 整改措施

此次交流系統故障首先源于運行方式的設置不正確，而運行人員在不了解運行方式的情況下盲目進行交流備自投的切換試驗所造成的。根據設計規定，斷路器、隔離開關的操作及加熱負荷，可采用按配電裝置區域劃分、分別接在兩段站用母線的下列雙回路供電方式之一，各區域分別設置環形供電網絡以開環運行，環網中間不設置刀開關，環網供電間隔不宜超過 8個。 環路供電具有供電方式靈活的優點，不會因某個交流屏空開處故障而造成交流不能供電；但缺點是萬一來自兩個不同站變的空開同時合上將出現環流，甚至會出現類似本次故障的嚴重后果，因此必須在運行方面加于嚴格管理。

（1）重新審核變電站的二次規程及其相應的典票，禁止采用環路供電方式的兩路空氣開關同時在兩個交流屏投入。梳理變電站交流電源配置情況，將環路供電或雙回路區域供電的聯絡開關找出，并打印標簽，注明“正常運行，嚴禁投入” 。進行站用交流備自投的切換試驗時必須首先確認兩路空氣開關沒有同時投入以防交流環路運行，對運行人員開展相應培訓。

（2）將變電站的兩套站用電源屏運行模式改為“自動電源一”或“自動電源二”模式，保證兩條母線使用同一站變，對于有站外電源的，將站外電源站用變置備用狀態。由于使用單獨站變供電，需要定期做好站用電源切換試驗。

（3）對于雙回路供電的設備和裝置，對于可能出現合環情況的，在顯眼位置粘貼“禁止合環”的標識，并且開關狀態標識清晰，可以明確判斷在某個位置處于何種狀態。

參考文獻：

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[4]范錫普主編.發電廠電氣部分.北京：中國電力出版社，1995（11）.

作者簡介：王石祥（1982-），男，湖南岳陽人，本科，工程師，研究方向：電氣系統及其自動化。