一起500kV站用變及差動(dòng)保護(hù)跳閘故障分析及處理

牛崢，梁毅靈

（中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司廣州局，廣東廣州，510000）

1 故障設(shè)備概況

2016年 11月 03日，21：54：56，穗東換流站 500kV #1站用變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，500kV增穗甲線主一、主二差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，5052、5053開關(guān)跳閘，5051開關(guān)重合成功；500kV #1站用變退出運(yùn)行。故障時(shí)刻交流場(chǎng)第5串接線方式如圖1所示。

當(dāng)時(shí)直流功率為4500MW，直流系統(tǒng)運(yùn)行正常。

21：55，向總調(diào)匯報(bào)保護(hù)動(dòng)作情況。

22：05，向總調(diào)匯報(bào)詳細(xì)檢查情況：500kV #1站用變引線差動(dòng)速斷、引線差動(dòng)、引線零序差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，500kV增穗甲線主一、主二差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，5052、5053開關(guān)跳閘，5051開關(guān)重合成功；500kV #1站用變退出運(yùn)行。

增穗甲線主一、主二保護(hù)測(cè)距結(jié)果為0，表示故障點(diǎn)在站內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)檢查差動(dòng)范圍內(nèi)一次設(shè)備外觀未發(fā)現(xiàn)明顯異常。

04日00：10，現(xiàn)場(chǎng)持續(xù)檢查差動(dòng)范圍內(nèi)一次設(shè)備外觀，未發(fā)現(xiàn)明顯異常。

04日02：48，將500kV #1站用變、500kV 5052、5053開關(guān)操作到檢修狀態(tài)，并退出相關(guān)保護(hù)，總調(diào)許可500kV #1站用變間隔、500kV 5052、5053開關(guān)間隔設(shè)備事故搶修工作開工。

2 事故前后電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)分析

（1）氣象狀況

氣溫：20℃，天氣：陰天。

（2）電網(wǎng)運(yùn)行狀況

①事件前電網(wǎng)運(yùn)行方式

直流系統(tǒng)狀態(tài)：楚穗直流雙極在解鎖狀態(tài)。

直流接線方式：雙極大地回線方式。

交流系統(tǒng)方式： 500kV交流場(chǎng)5092、5093開關(guān)間隔在檢修狀態(tài)，其余開關(guān)間隔均在正常運(yùn)行狀態(tài)。

直流濾波器：極1 011直流濾波器在接入狀態(tài)；極2 021直流濾波器在接入狀態(tài)。

交流濾波器：561ACF在熱備用狀態(tài)，其余交流濾波器均在運(yùn)行狀態(tài)。

站用電系統(tǒng)：501B、101B帶全站負(fù)荷運(yùn)行方式。

②事件后電網(wǎng)運(yùn)行方式

楚穗直流雙極大地回線方式。

③運(yùn)行參數(shù)

極1運(yùn)行參數(shù)

Pd1=2380MW, Id1=3115A

Ud1高= 383kV, γ1高=19°（極1高端閥組）

Ud1低=383kV, γ1低=19°（極1低端閥組）

極2運(yùn)行參數(shù)

Pd=2381MW, Id=3119A,

Ud2高= -382kV, γ2高=20°（極2高端閥組）

Ud2低= -382kV, γ2低=19°（極2低端閥組）

圖1 故障時(shí)刻第5串接線方式

系統(tǒng)控制級(jí)別：系統(tǒng)級(jí)，穗東為主控站

極一潮流控制方式：P-Mode Auto

極二潮流控制模式：P-Mode Auto

功率方向：楚雄→穗東

無(wú)功控制方式：Q-Mode

換流變分接頭：定Angle控制

3 故障發(fā)生原因分析

3.1 保護(hù)動(dòng)作情況分析

（1）500kV #1站用變保護(hù)動(dòng)作分析

2016年11月03日21時(shí)54分55秒，500kV #1站用變主一保護(hù)、主二保護(hù)引線差速斷保護(hù)、引線差動(dòng)保護(hù)和引線零序保護(hù)動(dòng)作，跳開5051、5052開關(guān)三相，同時(shí)跳開#1站用變低壓側(cè)開關(guān)。故障時(shí)刻#1站用變保護(hù)裝置引線零序差動(dòng)B相電流二次值為118.76A，引線差動(dòng)B相電流二次值為118.8A，大于引線差動(dòng)電流定值0.3In，其中In=1.0A，#1站用變主一保護(hù)、主二保護(hù)引線差速斷保護(hù)、引線差動(dòng)保護(hù)和引線零序保護(hù)動(dòng)作跳開跳開5051、5052開關(guān)三相及低壓側(cè)開關(guān)，#1站用變停運(yùn)。由此可知#1站用變主一保護(hù)、主二保護(hù)正確動(dòng)作。

（2）500kV增穗甲線保護(hù)動(dòng)作分析

2016年11月03日21時(shí)54分55秒，500kV增穗甲線主一保護(hù)、主二保護(hù)電流差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，跳開5051、5052開關(guān)B相，5051開關(guān)單相重合閘成功，5052開關(guān)單相重合閘未動(dòng)作。故障時(shí)刻穗東站500kV交流場(chǎng)電壓跌落至0kV，增穗甲線電流增大，最大值達(dá)79633.79A，故障波形如圖2所示。

圖2 故障時(shí)刻增穗甲線電壓、電流波形圖

圖3 第五串開關(guān)和CT二次繞組排列圖

根據(jù)故障錄波和保護(hù)裝置報(bào)文，在故障時(shí)刻增穗甲線B相差動(dòng)電流二次值為7.32A，大于差動(dòng)保護(hù)高定值0.15A，電流差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳開5051、5052開關(guān)B相。5051開關(guān)經(jīng)1s單相重合閘時(shí)間后重合成功，由于500kV #1站用變引線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳開5052開關(guān)三相，導(dǎo)致5052開關(guān)單相重合閘被閉鎖（三跳重合閘放電），因此5052開關(guān)不重合。由此可知增穗甲線線路保護(hù)正確動(dòng)作。

（3）故障點(diǎn)分析

500kV增穗甲線和500kV #1站用變屬于同一個(gè)完整串的兩個(gè)間隔，該完整串內(nèi)開關(guān)和CT二次繞組排列如圖5所示。由于500kV增穗甲線B相差動(dòng)保護(hù)和500kV #1站用變B相引線差動(dòng)保護(hù)同時(shí)動(dòng)作，可判斷故障點(diǎn)位于500kV增穗甲線B相差動(dòng)繞組和500kV #1站用變B相引線差動(dòng)繞組的交叉部分，即圖3中5052開關(guān)B相CT的22繞組和28繞組之間。

（4）保護(hù)動(dòng)作結(jié)論

經(jīng)過(guò)以上分析，可知由于5052開關(guān)B相CT的22繞組和28繞組之間發(fā)生金屬性接地故障，從而導(dǎo)致兩套增穗甲線電流差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳開5051和5052開關(guān)，后重合5051開關(guān)；兩套#1站用變引線差速斷保護(hù)、引線差動(dòng)保護(hù)和引線零序保護(hù)動(dòng)作跳開5051和5052開關(guān)。保護(hù)均正確動(dòng)作。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備檢查情況

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)5052、5053開關(guān)及CT進(jìn)行了外觀檢查，檢查CT及開關(guān)氣壓正常，未發(fā)現(xiàn)明顯外絕緣發(fā)電痕跡，檢查500kV站用變油溫、油位以及在線、離線色譜數(shù)據(jù)均正常。在對(duì)5052開關(guān)側(cè)SF6電流互感器T1進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，CT內(nèi)部SF6氣體分解物中SO2成份嚴(yán)重超標(biāo)，初步判斷存在內(nèi)部對(duì)地短路故障。

表1 5052間隔CT內(nèi)部SF6分解物測(cè)試結(jié)果

3.3 解體檢查情況

11月11日，故障CT在廠內(nèi)進(jìn)行了解體檢查，解體前，對(duì)故障CT開展了一次及二次繞組絕緣電阻、直流電阻試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果無(wú)明顯異常。解體過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的故障現(xiàn)象如下：一次導(dǎo)電桿P1側(cè)有電弧灼傷痕跡，P2側(cè)無(wú)明顯電弧灼傷痕跡。二次繞組屏蔽罩P1側(cè)表面有明顯電弧灼傷痕跡，屏蔽罩處有大量白色粉末積聚。拆除屏蔽罩后檢查二次繞組無(wú)明顯異常。盆式絕緣子P1側(cè)炸裂，破損嚴(yán)重，并有大量炭黑、灼傷痕跡；P2側(cè)存在較多裂紋。二次繞組引線管頂部有電弧灼傷痕跡。二次繞組屏蔽罩接地引下線斷裂，二次繞組引出線電纜保護(hù)層存在過(guò)熱灼傷痕跡。

圖4 盆式絕緣子放電破損情況

4 結(jié)論

5052開關(guān)側(cè)SF6電流互感器T1內(nèi)部存在對(duì)地短路故障，造成500kV #1站用變主一保護(hù)、主二保護(hù)引線差速斷保護(hù)、引線差動(dòng)保護(hù)和引線零序保護(hù)動(dòng)作，跳開5051、5052開關(guān)三相，同時(shí)跳開#1站用變低壓側(cè)開關(guān)。

根據(jù)廠內(nèi)解體檢查結(jié)果，CT內(nèi)部故障點(diǎn)為盆式絕緣子，盆式絕緣子形成貫穿放電通道后，故障電流從CT一次殼體經(jīng)盆式絕緣子后通過(guò)二次引線管及屏蔽罩接地引下線入地。盆式絕緣子放電的原因?yàn)榻^緣子內(nèi)部存在缺陷，不排除絕緣子表面存在粉塵的可能。

圖5 二次繞組繞組及屏蔽管受損情況