500kV變電站運行中跳閘原因分析與應對措施

湖南省超高壓電力建設股份有限公司 羅挺宇

1 引言

變電站主要負責電能的轉換與傳輸。對500kV 變電站而言，通常是大、中型發電廠接入最高一級電壓電力網的連接點，在電能輸配以及供電可靠性方面發揮著非常重要的作用。但500kV 變電站在實際運行時，很容易出現跳閘故障問題，影響了變電站價值發揮。因此有必要加強對500kV 變電站運行跳閘原因分析，并積極探索有效的應對措施，保障變電站安全穩定運行。

2 變電站運行跳閘的危害

在電力系統運行的過程中，變電站發揮著非常重要的作用。通過變電站，完成電流與電壓的轉換，并負責完成電能分配與遠距離輸送，確保千家萬戶能夠安全用電。社會經濟迅猛發展，人們對生活水平和生活品質提出更高要求，加之各種先進智能設備層出不窮，因此對電力資源的需求量增大，這增加電網以及變電站運行壓力。只有保障變電站穩定運行，才能為人們的生產生活提供保障。對500kV變電站而言，保障變電站穩定運行，提升電力系統運行的安全性，確保電源能夠高效穩定供應。但從實際情況來看，受種種因素影響，500kV 變電站在運行過程中，容易出現跳閘故障，不利于電能正常轉換與電能資源的合理分配。當500kV 變電站出現跳閘故障時，會導致區域內所有電氣設備可能出現故障問題，無法工作運行，嚴重時還會出現安全事故。

500kV 變電站在運行時，有很多引起故障跳閘原因。常見的故障原因包括主變壓器三側開關跳閘故障、主變單側開關跳閘故障、人為操作不當引起的跳閘故障等。除外，當遇到極端天氣，也會引起變電站發生跳閘故障問題。例如在本次研究中，重點對因天氣原因引起的故障問題進行分析[1]。在變電站中，變壓器套管一般位于變壓器箱外，這種裝置可以提升變壓器箱的絕緣性。變壓器繞組的引出線必須穿過絕緣套管，保障引線與變壓器箱體之間處于絕緣狀態，絕緣套管具有固定線路的作用。

在變電站中，隨著變壓器長期運行，套管也需長時間承受負載電流，當變壓器外部發生短路時，必然會出現短路電流，引起故障問題。閃絡是指固體絕緣子周圍的氣體或液體電介質被雷電擊穿，位于絕緣子的表面，會產生放電現象。在放電時，將會產生非常高的電壓，這種電壓也稱為閃絡電壓。閃絡現象發生在一瞬間，瞬間電壓迅速下降到零或接近于零。在閃絡通道中，出現的火花溫度非常高，可以碳化絕緣表面，影響絕緣裝置的絕緣性，最終引起變電站出現故障跳閘問題。

為充分認識到500KV變電站運行跳閘的危害，本文結合實際案例，對變電站套管絕緣裝置閃絡故障跳閘問題原因進行分析，并后續采取有效的應對措施，以保障500kV 變電站穩定安全運行，促進變電站發揮出運行維護的價值意義。

3 500kV 變電站運行中跳閘原因分析

3.1 案例情況介紹

某500kV 變電站，1號主變由某公司于2006年12月生產，正式投運時間是2007年8月。在該主變中，高壓套管由日本某公司生產。高壓套管的外絕緣爬距具體數值是16260mm/kV。爬電比距是28.40mm/kV。在該變電站中，所在區域的污穢等級是D1級。高壓套管的爬電比距能夠符合28mm/kV 的最低要求。

在該變電站中，1號主變最近檢修時間是2016年9月份，檢修結果表明，不存在運行異常。針對1號主變，計劃申報檢修時間是2022年1月進行檢修。但實際運行方式安排遇到困難，導致檢修計劃沒有得到有效落實。針對1號主變，最近帶電檢測時間是2022年3月15日。在檢測過程中，包含主變設備紫外線監測、HGIS 特高頻檢測等內容，從最終檢測結果來看，500kV 變電站發生故障跳閘前，所有電力系統均處于正常運行狀態。

3.2 跳閘故障事故分析

2022年6月13時24分42秒，500kV 變電站1號主變差動保護發生跳閘故障，該故障沒有造成負荷損失。但受此影響，該變電站所負責的某區域市站雙極四閥組出現1次換相失敗問題。在發生跳閘故障問題的時期，該500kV 變電站所在的區域正處于雷雨時期，同時遭遇大風天氣，局部區域大風高達10級，短時降雨量達到27.2mm。后續經過對跳閘事故現場進行檢查，確認該變電站1號主變A 相高壓側套管油枕與法蘭位置處，存在明顯的放電痕跡。因此初步判斷本次500kV 變電站跳閘是受極端天氣的影響，導致套管閃絡發生跳閘事故。

3.3 跳閘故障原因調查分析

為對本次500kV 變電站跳閘故障原因進行詳細了解，工作人員檢查分析現場一次設備與二次設備受損情況。首先，從設備外觀檢查結果看，1號主變的6012開關、6013開關以及220kV 開關、35kV 開關、2號電容器開關三相均處于分閘位置。同時在1號主變的A 相高壓側，可發現套管油枕與法蘭放電痕跡明顯。同時檢查放電痕跡，套管油枕表面存在一些不明的熔化物質。其他設備沒有發現受損情況，均處于正常的狀態。

通過對1號主變本體，采用三相油色譜數據檢測方法，然后將最終檢測結果與最近一次試驗檢測結果進行對比，發現沒有差異，數據不存在異常情況。通過對1號主變的6012開關、6013開關進行檢測，檢測方法是SF6氣體分解物測試，結果表明，分解物不存在異常問題[2]。通過測試試驗1號主變直流電阻及短路阻抗，同時開展套管電容量介損試驗與套管—繞組的絕緣電阻測試，未發現異常情況，試驗結果正常。

在事故現場，對變電站1號主變進行二次信息檢查。具體檢查內容與結果詳見表1。

表1 500kV 變電站1號主變二次信息檢查結果分析

從本次500kV 變電站跳閘故障原因來看，結合表1試驗以及檢測結果分析，本次故障是因為變電站所在區域遭遇極端雷雨天氣，且套管表面異物影響，導致高壓套管發生閃絡問題，引起變電站跳閘故障。在主變恢復正常供電后，整個電力系統恢復正常運行狀態，沒有再次出現跳閘故障問題。

4 500kV 變電站運行中跳閘的應對措施

結合案例，對500kV 變電站跳閘故障進行分析可知，本次故障原因主要受外界惡劣天氣的影響，高壓套管表面不潔凈，存在異物，最終在雷雨天氣下引起了閃絡問題，該問題導致變電站發生了跳閘故障。基于本次跳閘故障原因的探究，需要進行總結與分析，在跳閘故障應對方面，應采取的措施如下。

4.1 及時找出跳閘故障事故原因

500kV 變電站跳閘故障危害性大，易引起供電異常，嚴重時還會引起區域性停電。因此一旦變電站主變出現跳閘安全事故。必須及時進行事故原因調查。在此過程中，應仔細地檢查事故現場，以變電站相關設備運行狀況及歷史巡視情況為依據，結合現場檢查結果，做好數據對比分析，同時參考保護設備動作記錄，從而準確地定位與分析故障問題。在分析故障原因的過程中，還應考慮以下外部因素，如戶外天氣狀況等因素，準確地找出跳閘故障事故具體原因，為后續故障問題解決提供指導。

此外，應注意，在找出具體的故障位置，了解具體的故障原因之前，禁止對變電站主變恢復送電，否則會引起更為嚴重的安全事故。

4.2 提升變電站設備絕緣性能

500kV 變電站設備經過長期的運行，很可能會導致自身的絕緣性下降。存在于外部雷雨天氣時，很容易因絕緣擊穿，導致變電站故障跳閘問題出現。因此為了更好地應對這一問題，需要定期對設備絕緣性進行檢查。同時采取有效措施，提升設備裝置的絕緣性，避免引起短路電流，造成變電站發生跳閘故障[3]。

如在本次跳閘故障案例中，應注重提升主變三相高壓側套管的絕緣性，避免因雷擊再次出現閃絡，引起故障問題。具體的絕緣措施可以包括加裝包覆式硅橡膠傘裙，同時針對低壓側，同樣需要進一步強化絕緣工作的開展，從而有效提升變電站套管設備裝置的絕緣水平，防止設備在雷雨天氣再次出現閃絡問題。

4.3 加強離線與在線監測工作

在500kV 變電站中，針對主變出現的跳閘故障問題，除了要及時查明故障原因，盡快落實搶修、檢修工作以外，確保變電站正常運行、恢復送電以外。針對跳閘故障問題本身，還可以在完成故障搶修后，進一步加強離線與在線油色譜跟蹤監測的工作開展。在此基礎上，還可以選擇加裝振動在線監測裝置，從而對目標設備裝置運行狀態進行實時的跟蹤監控，第一時間發現異常，防止類似的故障問題反復出現。

4.4 強化受損設備分析力度

從生產實踐來看，導致500kV 變電站故障跳閘的問題原因有很多，因此在實際進行分析的過程中，還應聚焦于受損設備，加大分析力度。如在本次分析過程中，還需要圍繞閃絡燒蝕物，加強成分分析，同時開展套管鹽密、灰密等試驗，做好外絕緣爬電比距的核查，從而對故障問題以及故障形成機制做進一步了解，可以有效降低故障問題的發生概率。

4.5 做好全面排查工作

為了確保500kV 變電站可以長時間穩定安全地運行，還需要對全站進行全面檢測工作，及時發現存在的調整故障安全隱患，避免相似的故障問題再次出現。例如在全面檢查的過程中，可以開展紫外放電檢測工作，在此基礎上，結合設備運行狀態、歷史巡查數據等，全面排查 同類隱患，避免相同事故再次發生，可有效提高變電 站供電可靠性。

5 結語

500kV 變電站在整個電力系統之中，肩負著非常重要的電能轉換以及輸送重任。變電站一旦發生故障跳閘問題，將會造成非常嚴重的后果。因此有必要加強對500kV 變電站故障跳閘問題分析，找出故障原因，及時解決故障問題，從而更好地推動500kV 變電站安全穩定運營。