徐 英，庫(kù) 霞，周銀行

（1.山西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030021；2.朔州市平朔煤矸石發(fā)電有限公司發(fā)電部，山西 朔州 036800）

110kV變電站全站失電事故分析

徐 英1，庫(kù) 霞2，周銀行2

（1.山西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030021；2.朔州市平朔煤矸石發(fā)電有限公司發(fā)電部，山西 朔州 036800）

本文從某110kV變電站母線避雷器故障導(dǎo)致相鄰多個(gè)110kV變電站全站失電事故入手，根據(jù)對(duì)事故前運(yùn)行方式、事故過(guò)程、保護(hù)動(dòng)作情況以及故障錄波圖的分析，得出故障原因及存在的問題，提出解決措施，有利于保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

繼電保護(hù)；全站停電；事故分析；110kV變電站

隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)的不斷進(jìn)步，繼電保護(hù)正向著計(jì)算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、保護(hù)、測(cè)量、控制、數(shù)據(jù)通信一體化和人工智能化方向快速發(fā)展。在電力系統(tǒng)出現(xiàn)異常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，繼電保護(hù)裝置就能預(yù)先發(fā)信號(hào)通知值班人員進(jìn)行處理，可起到預(yù)防故障發(fā)生的作用；一旦發(fā)生故障，繼電保護(hù)裝置通過(guò)快速跳閘，起到把故障影響限制在最小范圍內(nèi)，因此，繼電保護(hù)對(duì)保證系統(tǒng)安全運(yùn)行和電能質(zhì)量、防止故障擴(kuò)大和事故發(fā)生，起著極其重要的作用，是電力系統(tǒng)必不可少的組成部分。故有關(guān)《規(guī)程》規(guī)定：電力系統(tǒng)中所有投入運(yùn)行的設(shè)備，都必須配置有相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置。

為了保證繼電保護(hù)能確實(shí)完成其在電力系統(tǒng)中所承擔(dān)的任務(wù)和作用，對(duì)繼電保護(hù)裝置提出了四個(gè)基本要求，分別是：

（1）選擇性，保護(hù)裝置的動(dòng)作應(yīng)只切除故障設(shè)備，或使故障的影響范圍限制在最??；

（2）速動(dòng)性，保護(hù)裝置應(yīng)盡可能快地切除短路故障，滿足速動(dòng)性要求必須注意兩個(gè)問題，其一切除故障時(shí)間為繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間和斷路器的跳閘時(shí)間之和，其二保護(hù)的速動(dòng)性要求是相對(duì)的，不同電壓等級(jí)的電網(wǎng)，要求不同；

（3）靈敏性，保護(hù)裝置對(duì)于其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生的各種金屬性短路故障，應(yīng)具有足夠的反應(yīng)能力，其與選擇性密切相關(guān)，在電力系統(tǒng)故障時(shí)，故障設(shè)備的保護(hù)必須先能夠靈敏地反應(yīng)故障，才可能有選擇性地切除故障，故有選擇性地切除故障的保護(hù)，必須同時(shí)具有靈敏性；

（4）可靠性，保護(hù)裝置應(yīng)處在良好的工作狀態(tài)下，在保護(hù)裝置不該動(dòng)作時(shí)應(yīng)可靠地不動(dòng)作，而在保護(hù)裝置該動(dòng)作時(shí)應(yīng)可靠地動(dòng)作，其與保護(hù)裝置本身的制造、安裝質(zhì)量有關(guān)，同時(shí)也與運(yùn)行維護(hù)水平有關(guān)。此四性既相互密切聯(lián)系，又相互矛盾，在確定保護(hù)方案時(shí)，須從電力系統(tǒng)的實(shí)際出發(fā)，分清主次，以求最優(yōu)情況的統(tǒng)一。現(xiàn)就一例110kV變電站全站失壓的事故進(jìn)行介紹，并詳細(xì)分析事故原因。

1 事故前運(yùn)行方式

電氣主接圖如圖1所示，正常運(yùn)行方式下，B站經(jīng)甲線通過(guò)A站與系統(tǒng)連接，C、D兩變電站均為帶小電源變電站。B變電站110kV側(cè)采用單母線分段接線方式，110kV甲線123、乙線124、丙線122、丁線120、分段開關(guān)100、1#主變101開關(guān)、2#主變102開關(guān)處于運(yùn)行狀態(tài)。A站141開關(guān)運(yùn)行，C電廠升壓站195開關(guān)運(yùn)行。

圖1 B變電站電氣主接線圖

2 事故經(jīng)過(guò)分析

7月6日11 時(shí)08分，B站丙線122開關(guān)距離I段保護(hù)動(dòng)作，開關(guān)跳閘，重合后距離后加速保護(hù)動(dòng)作，動(dòng)作情況如表1所示；A站141開關(guān)距離II段保護(hù)動(dòng)作，未重合；致使B站全站失電。

表1 B站丙線122保護(hù)動(dòng)作情況

A站141開關(guān)保護(hù)動(dòng)作情況：141接地距離II段保護(hù)動(dòng)作，開關(guān)跳閘，未重合。

3 事故原因分析

經(jīng)檢查B站110kV線路保護(hù)錄波數(shù)據(jù)，如圖2～圖5所示，甲線123開關(guān)B相故障電流二次值45.7A（CT變比300/5，折合一次值約2743A），丙線122開關(guān)B相故障電流二次值5.8A（CT變比600/5，折合一次值約704A），乙線124開關(guān)B相故障電流二次值32.8A（CT變比 600/5，折合一次值約 3939A），丁線120開關(guān)無(wú)故障電流。

圖2 甲線123開關(guān)故障錄波圖

圖3 丙線122開關(guān)故障錄波圖

圖4 乙線124開關(guān)故障錄波圖

圖5 丁線120開關(guān)故障錄波圖

由錄波數(shù)據(jù)分析認(rèn)為，故障點(diǎn)不在丙線，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)丙線122保護(hù)CT極性接反，故保護(hù)屬于誤動(dòng)。推測(cè)故障發(fā)生在乙線，由于乙線線路較短，且投入縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，排除線路故障，確定故障發(fā)生在對(duì)側(cè)C站站內(nèi)。經(jīng)相關(guān)部門聯(lián)系得知，C電廠母線B相避雷器爆炸，造成B相永久接地。進(jìn)一步驗(yàn)證了上述推測(cè)正確。到C電廠現(xiàn)場(chǎng)查看，發(fā)現(xiàn)110kV母線母差保護(hù)退出，致使母線故障不能快速切除故障，造成此次故障保護(hù)越級(jí)動(dòng)作，致使B變電站全站失壓。

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置的功能是在合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)前提下，保證電力系統(tǒng)和電力設(shè)備的安全運(yùn)行。規(guī)程中規(guī)定，電力系統(tǒng)中的電力設(shè)備和線路，應(yīng)裝設(shè)短路故障和異常運(yùn)行的保護(hù)裝置。電力設(shè)備和線路短路故障的保護(hù)應(yīng)有主保護(hù)和后備保護(hù)，必要時(shí)可增設(shè)輔助保護(hù)。對(duì)發(fā)電廠和變電所的35kV～110kV電壓的母線，在下列情況下，應(yīng)裝設(shè)專用的母線保護(hù)，110kV雙母線；110kV單母線、重要發(fā)電廠或110kV以上重要變電所的35kV～66kV母線，需要快速切除母線上的故障時(shí)；35kV～66kV電力網(wǎng)中，主要變電所的35kV～66kV雙母線或分段單母線需快速而有選擇地切除一段或一組母線上的故障，以保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和可靠供電。

通過(guò)此次事故暴露出的問題：

（1）C站母線保護(hù)未正確投入運(yùn)行，可見C電廠升壓站管理混亂，運(yùn)行部門對(duì)二次設(shè)備運(yùn)行不重視。

（2）110kV乙線124開關(guān)無(wú)后備保護(hù)，不滿足系統(tǒng)運(yùn)行要求，是造成此次事故的主要原因。《規(guī)程》規(guī)定：電力設(shè)備和線路短路故障的保護(hù)應(yīng)有主保護(hù)和后備保護(hù)，必要時(shí)可增設(shè)輔助保護(hù)。由于乙線124開關(guān)無(wú)后備保護(hù)，造成不能有選擇地切斷故障，致使停電范圍擴(kuò)大。

（3）B站丙線122保護(hù)CT極性反，致使丙線122開關(guān)保護(hù)誤動(dòng)，對(duì)事故分析造成了誤導(dǎo)?；ジ衅鞯臉O性問題與繼電保護(hù)裝置能否正確工作有直接的關(guān)系，電流互感器、單相電壓互感器（或三相電壓互感器的一相）的一、二次側(cè)都有兩個(gè)引出端子，任何一側(cè)的引出端子用錯(cuò)，都會(huì)使二次電流或電壓的相位變化，影響測(cè)量?jī)x表和繼電保護(hù)的正確動(dòng)作（3），因此必須按照極性端子正確接線。由于B站距離保護(hù)電流互感器極性接反，造成本來(lái)是區(qū)外故障，保護(hù)不該動(dòng)作，結(jié)果保護(hù)誤動(dòng)作。

（4）141開關(guān)未投重合閘，致使保護(hù)動(dòng)作后不能重合。采用重合閘的目的有兩個(gè)，其一保證并列運(yùn)行系統(tǒng)的穩(wěn)定性；其二盡快恢復(fù)瞬時(shí)性故障元件的供電，從而自動(dòng)恢復(fù)整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在本次事故中，由于是永久性故障，減少了故障對(duì)系統(tǒng)的沖擊，但若為瞬時(shí)性故障，則會(huì)造成A站向B站供電失敗。對(duì)1kV及以上的架空線路和電纜與架空線路的混合線路，當(dāng)其上有斷路器時(shí)，就應(yīng)裝設(shè)自動(dòng)重合閘。

4 處理措施

針對(duì)此次變電站全站失電原因分析，為避免類似事件再次發(fā)生，特制訂如下措施：

（1）管理方面：不論是變電站還是電廠均應(yīng)加強(qiáng)管理，提高對(duì)二次系統(tǒng)、保護(hù)重要性的認(rèn)識(shí)，普及相關(guān)知識(shí)，必要時(shí)進(jìn)行相關(guān)知識(shí)培訓(xùn)，確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)應(yīng)根據(jù)規(guī)程規(guī)定，配置合適的保護(hù)，不能無(wú)保護(hù)運(yùn)行。

（2）運(yùn)行方面：加強(qiáng)日常巡視，運(yùn)行人員除了熟知運(yùn)行知識(shí)外，還應(yīng)了解相關(guān)保護(hù)知識(shí)，明確無(wú)保護(hù)或保護(hù)配置不合理時(shí)發(fā)生故障，對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性運(yùn)行的重要性，做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)處理，把事故控制在最小范圍內(nèi)。

（3）調(diào)試方面：做為保護(hù)調(diào)試人員，應(yīng)該在每次定檢或是二次回路重新接線后，認(rèn)真進(jìn)行電流互感器極性測(cè)試，防止因極性問題造成保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)，調(diào)試中要秉承“雞蛋里面挑骨頭”的工作作風(fēng)，認(rèn)真檢查各個(gè)項(xiàng)目，不得遺漏；要對(duì)調(diào)試結(jié)果負(fù)責(zé)，做到“誰(shuí)調(diào)試，誰(shuí)負(fù)責(zé)”。具體的應(yīng)從以下幾方面采取措施：

1）對(duì)B站丙線122開關(guān)保護(hù)電流極性進(jìn)行更改，認(rèn)真進(jìn)行極性測(cè)試，確保極性正確無(wú)誤；

2）協(xié)助相關(guān)部門與定值計(jì)算部門聯(lián)系，核對(duì)B站124開關(guān)保護(hù)定值，查明未投后備保護(hù)的原因，盡快投入后備保護(hù)，確保系統(tǒng)安全運(yùn)行；

3）建議聯(lián)系運(yùn)行調(diào)度部門，投入A站141開關(guān)保護(hù)重合閘，確保線路瞬時(shí)故障時(shí)，向B站可靠供電。

經(jīng)過(guò)緊急處理，已經(jīng)恢復(fù)供電。

5 結(jié)論

通過(guò)由于站外母線避雷器故障引發(fā)變電站內(nèi)全站失電的事故分析，暴露出管理、繼電保護(hù)調(diào)試、整定計(jì)算及運(yùn)行的諸多問題，說(shuō)明二次系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行十分重要，不管是管理人員、運(yùn)行人員還是保護(hù)調(diào)試人員，都應(yīng)該提高認(rèn)識(shí)，明確繼電保護(hù)對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要性，在日常巡視或是定檢中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)二次回路、繼電保護(hù)設(shè)備的維護(hù)和調(diào)試，按照規(guī)程規(guī)定，做好檢查和記錄，不放過(guò)任何一個(gè)環(huán)節(jié)，同時(shí)，針對(duì)此次事故，應(yīng)及時(shí)安排一次全面檢查，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]李麗嬌，齊云秋.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2005.

[2]GB/T14285-2006，繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程[S].

[3]國(guó)家電力調(diào)度通信中心編.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)用技術(shù)問答[M].第二版.北京：中國(guó)電力出版社，1999.

[4]李瑩雯，周云峰.一起線路保護(hù)拒動(dòng)的案例分析[J].四川電力技術(shù)，2011，34（6）30-31.

[5]楊智睿，郝文海.220kV麻池變電站失電事故分析與處理[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2012，30（4）76-79.

Fault Analysis of110kV Substation Blockout

XU Ying1，KU Xia2，ZHOU Yin-hang2

(1.ShanxiVocational TechnicalCollege of Electric Power，ShanxiTaiyuan 030021，China；2.Shuozhou City Pingshuo CoalGangue Power Company Limited power department，Shuozhou Shanxi036800，China)

Power grid accident ofmany of 110kV substations blockout occured and is induced by the fault of the bus lightening guard，According to analyze runningmode before accident、The processof the accident、the action of protection and Faults recorder，concluding the cause of accident and existing problem，Put forward themeasures to solve the accident，itcan ensure the grid stable operation.

relay protection；substation blockout；faultanalysis；110kV substation

TH122

B

1672-545X（2014）04-0227-03

2014-01-11

徐 英（1982—），女，山西大同人，碩士研究生，研究方向：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)；庫(kù) 霞（1978—），女，山西朔州人，大學(xué)?？疲?，研究方向：電力系統(tǒng)發(fā)電廠；周銀行（1976—），男，陜西禮泉人，大學(xué)?？?，助工，研究方向：電力系統(tǒng)發(fā)電廠。