一起換流站站用交流系統(tǒng)10 kV母線PT故障原因分析及處理

蘇祺 黃章強(qiáng)

摘要：針對一起換流站站用交流10 kV母線在倒換過程中，合上母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)后發(fā)生母線PT故障的事件，查找分析了導(dǎo)致故障發(fā)生的原因，并提出了后續(xù)處理措施，為類似故障的處理提供了參考。

關(guān)鍵詞：換流站;PT故障;站用交流

1 ? ?事件背景

2015-10-14T15：10，天生橋換流站10 kV 102M母線出現(xiàn)故障，導(dǎo)致220 kV/10 kV 22B站用變10 kV側(cè)12DL開關(guān)和10 kV 102M/103M母線023DL聯(lián)絡(luò)開關(guān)跳開。工作人員隨即向總調(diào)申請對天生橋換流站站用交流系統(tǒng)10 kV 102M母線進(jìn)行停電檢查，相關(guān)設(shè)備接線如圖1所示。

2015年10月15日，檢修班組完成了102M母線故障的檢查處理，更換了102M母線PT，相關(guān)設(shè)備的檢查試驗(yàn)均正常，運(yùn)行人員根據(jù)調(diào)度令將220 kV #2站用變恢復(fù)至運(yùn)行狀態(tài)，并恢復(fù)102M母線至正常運(yùn)行狀態(tài)。

2 ? ?檢查情況

天生橋站102M 12DL開關(guān)設(shè)備型號為：3AH1/

64-1（德國西門子）;出現(xiàn)故障的102M母線PT型號為：4 MR 52（XE），同為德國西門子產(chǎn)品。

2.1 ? ?故障錄波

通過查看故障錄波，在保護(hù)動作時(shí)刻，220 kV #2站用變高壓引線套管CT三相電流有效值均為0.82 A左右（CT變比300/1），且三相電流呈正弦變化，無明顯畸變。

#2站用變10 kV側(cè)電流如圖2所示，保護(hù)動作時(shí)，220 kV #2站用變10 kV側(cè)三相電流基本在21.6 A左右（CT變比250/1），且三相電流呈正弦變化，無明顯畸變。

根據(jù)錄波結(jié)果分析，得到以下結(jié)論：

（1）在故障跳閘時(shí)，220 kV #2站用變的220 kV側(cè)故障一次電流為0.82×300=246 A，10 kV側(cè)的故障一次電流為21.6×250=5 400 A;

（2）將220 kV側(cè)的故障一次電流折算到10 kV側(cè)的故障一次電流為246 A×220 kV/10 kV=5 412 A，折算到10 kV側(cè)的故障一次電流和10 kV側(cè)的故障一次電流基本一致，故220 kV #2站用變的差動保護(hù)正確不動作;

（3）低壓側(cè)二次電流21.6 A大于低壓側(cè)過流保護(hù)定值4.51 A，故0.9 s后復(fù)壓過流1段正確動作;

（4）站用變高壓側(cè)二次電流值0.82 A雖大于定值0.1 A，但故障發(fā)生0.9 s后低壓側(cè)后備保護(hù)動作將故障切除，故高壓側(cè)后備保護(hù)正確不動作。

因此，本次保護(hù)動作是由220 kV #2站用變低壓側(cè)三相故障引起的，站用變低壓側(cè)后備保護(hù)正確動作，差動保護(hù)及高壓側(cè)后備保護(hù)正確不動作。

2.2 ? ?現(xiàn)場檢查

天生橋站102M母線操作到檢修狀態(tài)后，對102M母線及相關(guān)設(shè)備進(jìn)行了檢查，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)102M母線PT的C相破裂，連接銅排燒斷，內(nèi)部線圈裸露在外。因PT炸裂燒損，導(dǎo)致102M母線PT周圍設(shè)備附著黑色粉塵，母排上的護(hù)套燒焦。其他設(shè)備經(jīng)檢查，除了有PT炸裂后碳化附著的粉塵外，無其他異常情況。

拆除PT后，對102M母線及母線上的4臺開關(guān)（12DL、021DL、022DL、023DL）及母線進(jìn)行了耐壓測試，測試數(shù)據(jù)正常，確定本次的102M母線故障由母線PT故障引起。

3 ? ?故障原因分析

（1）102M、103M母線PT于2013年1月開展了相關(guān)的試驗(yàn)工作，試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格，詳細(xì)數(shù)據(jù)如表1所示。

（2）天生橋站10 kV母線PT為固體絕緣，設(shè)備呈感性，且10 kV母線上無消諧裝置，空載運(yùn)行時(shí)會與母線上的電纜等容性設(shè)備產(chǎn)生諧振，導(dǎo)致母線電壓升高，對母線設(shè)備絕緣造成影響。

（3）本次故障在102M對103M充電過程中出現(xiàn)，對103M母線連同PT開展耐壓測試，數(shù)據(jù)正常，排除了103M母線故障原因。

（4）天生橋站10 kV開關(guān)柜于1998年投運(yùn)，目前已運(yùn)行20多年，初步分析本次故障是由于PT內(nèi)部老化，出現(xiàn)絕緣薄弱點(diǎn)，在充電過程中出現(xiàn)諧振時(shí)，電壓升高擊穿絕緣薄弱點(diǎn)導(dǎo)致PT故障。

4 ? ?故障處理措施

（1）拆除102M母線PT，并對12DL、021DL、022DL、023DL開關(guān)室內(nèi)部進(jìn)行清理。

（2）對102M母線及12DL、021DL、022DL、023DL開關(guān)開展對地及相間耐壓測試（試驗(yàn)電壓28 kV），耐壓測試通過。

（3）拆除103M母線PT，并對PT開展耐壓測試（試驗(yàn)電壓28 kV），耐壓測試通過。

（4）將103M母線PT更換至102M母線，更換護(hù)套，并連同PT和母線一起開展耐壓測試（試驗(yàn)電壓15 kV，因測試儀器容量足夠，試驗(yàn)電壓為15 kV），耐壓測試通過。

（5）PT更換完成后，對102M母線充電，充電正常，充電正常后恢復(fù)102M母線正常運(yùn)行狀態(tài)。

5 ? ?結(jié)語

目前天生橋站10 kV 103M母線PT已拆除，需購置相應(yīng)的PT，購置到位后安裝至103M，恢復(fù)103M母線正常運(yùn)行狀態(tài)。

天生橋站10 kV母線PT運(yùn)行已超過15年，計(jì)劃對該類型PT全部進(jìn)行更換，選用呈微容性的PT，避免因諧振導(dǎo)致電壓升高，對設(shè)備絕緣產(chǎn)生影響。

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收稿日期：2020-02-08

作者簡介：蘇祺（1991—），男，廣西欽州人，助理工程師，從事直流系統(tǒng)換流站值班工作。