楊　珊　卓　琛　林 魁　林 毅

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一起雷擊引起110kV變電站全停事故的分析

楊珊1卓琛2林 魁1林 毅1

（1. 國(guó)網(wǎng)舟山供電公司，浙江舟山 316000；2. 浙江浙能中煤舟山煤電有限公司，浙江舟山316131）

本文詳細(xì)分析了一起雷擊110kV變電站同桿架設(shè)的兩條進(jìn)線引起全站停電的事故，探討了該事故繼電保護(hù)動(dòng)作過(guò)程和全站停電原因，并根據(jù)變電站實(shí)際的運(yùn)行特點(diǎn)，提出了相應(yīng)的整改措施。

雷擊；動(dòng)作過(guò)程；原因分析；整改措施

小島地區(qū)氣候多變，春夏季多雷雨天氣，變電站運(yùn)行條件較惡劣，經(jīng)常會(huì)發(fā)生雷擊事件，損害了變電站的設(shè)備，影響了電網(wǎng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行。2016年3月8號(hào)13時(shí)29分，某110kV變電站同桿架設(shè)的兩條進(jìn)線被雷擊后，線路保護(hù)動(dòng)作，且重合條件不滿足，引起全站停電。

1 基本情況

1.1 變電站運(yùn)行情況

該110kV變電站主接線方式如圖1所示。變電站實(shí)際運(yùn)行時(shí)，昌洋1967線開(kāi)關(guān)帶110kV Ⅰ段母線運(yùn)行，惠洋1914線開(kāi)關(guān)帶110kV Ⅱ段母線運(yùn)行，110kV橋開(kāi)關(guān)合位，#1主變10kV開(kāi)關(guān)、#2主變10kV Ⅱ甲開(kāi)關(guān)和#2主變10kV Ⅱ乙開(kāi)關(guān)運(yùn)行。昌洋1967線和惠洋1914線為同桿架設(shè)進(jìn)線，110kV、10kV設(shè)有備自投裝置，110kV昌洋1967線和惠洋1914線線路保護(hù)裝置為北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司的CSC-163A。

圖1 110kV變電站主接線

1.2 保護(hù)動(dòng)作情況

2016年3月8日13點(diǎn)29分34秒，昌洋1967線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)，動(dòng)作報(bào)文如下?；菅?914線兩側(cè)保護(hù)動(dòng)作情況與昌洋1967線一樣，BC相間短路，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作于跳閘。

昌洋1967線本側(cè)變電站（該110kV變電站）保護(hù)動(dòng)作報(bào)文：

[01] 2016-03-08 13:29:34.812

2ms 保護(hù)啟動(dòng)

[02] 14ms 分相差動(dòng)出口

ICDa=0.0432A ICDb=23.50A

ICDc=21.00A

[03] 19ms 對(duì)側(cè)差動(dòng)出口

[04] 三相差動(dòng)電流

IA=0.0432A IB=42.00A IC=27.38A

[05] 三相制動(dòng)電流

IA=1.945A IB=37.25A IC=40.00A

[06] 故障相電流

IA=0.9063A IB=2.328A IC=7.563A

[07] 故障相電壓

UA=69.50V UB=1.977V UC=7.256V

其故障錄波記錄的波形如圖2所示。

圖2 昌洋1967線本側(cè)故障錄波圖形

昌洋1967線對(duì)側(cè)變電站（某220kV變電站）保護(hù)動(dòng)作報(bào)文：

[01] 2016-03-08 13:29:34.804

2ms 保護(hù)啟動(dòng)

[02] 20ms 分相差動(dòng)出口

IA=0.0000A IB=9.375A IC=8.375A

[03] 23ms 對(duì)側(cè)差動(dòng)出口

[04] 三相差動(dòng)電流

IA=0.0000A IB=16.75A IC=10.94A

[05] 三相制動(dòng)電流

IA=0.0000A IB=16.75A IC=10.94A

[06] 1103ms 重合出口

[07] 測(cè)距阻抗

X=2.172WR=0.6328W

BC相

[08] 測(cè)距

L=14.25km BC相

其故障錄波記錄的波形如圖3所示。

圖3 昌洋1967線對(duì)側(cè)故障錄波圖形

2 原因分析

深入分析保護(hù)動(dòng)作報(bào)文以及故障錄波文件，可以看出，13時(shí)29分34秒，該110kV變電站昌洋1967線和惠洋1914兩條進(jìn)線同桿架設(shè)的位置遭到雷擊，引起B(yǎng)C相間短路，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)開(kāi)關(guān)三相，開(kāi)關(guān)未重合，110kV Ⅰ、Ⅱ段母線均失電，備自投未動(dòng)作，全所失電。昌洋1967線和惠洋1914線對(duì)側(cè)變電站保護(hù)動(dòng)作跳閘后，線路重合成功，對(duì)側(cè)開(kāi)關(guān)合位。

通過(guò)仔細(xì)檢查現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和保護(hù)動(dòng)作情況我們可以知道，該110kV變電站全停的原因有以下幾點(diǎn)：①直接原因，通過(guò)仔細(xì)檢查線路與變電站內(nèi)各設(shè)備，未發(fā)現(xiàn)故障以及其他可能引發(fā)停電的原因，且當(dāng)天發(fā)生大面積閃電打雷現(xiàn)象，打雷時(shí)間與變電站停電時(shí)間一致，因此，可判定停電的直接原因是雷擊；②間接原因，兩條進(jìn)線為同桿架設(shè)，根據(jù)保護(hù)動(dòng)作報(bào)文顯示故障地點(diǎn)，可以看出，雷擊發(fā)生時(shí)，雷擊部位正好為進(jìn)線架設(shè)的桿塔地點(diǎn)，導(dǎo)致兩條進(jìn)線同時(shí)遭受雷擊；③根本原因，該110kV變電站是負(fù)荷站，其線路重合閘宜采用檢同期方式，但是昌洋1967線和惠洋1914線均未安裝線路壓變，保護(hù)裝置只取了母線電壓，未采集線路電壓，無(wú)法實(shí)現(xiàn)檢同期，即無(wú)法實(shí)現(xiàn)重合閘功能，因此該裝置重合閘功能并未投入，所以線路跳閘后。即使瞬時(shí)故障消失，也無(wú)法重合，引起了全站停電的嚴(yán)重后果。

3 整改措施

可采取以下整改措施防止變電站同桿架設(shè)進(jìn)線同時(shí)停電的情況。

3.1 加強(qiáng)避雷措施

小島春夏季節(jié)雷電天氣頻繁，各個(gè)變電站遭受雷擊的事情時(shí)有發(fā)生，線路避雷通常采取安裝避雷器和避雷線的措施，變電站內(nèi)也有避雷針和避雷器，但是雷擊現(xiàn)象復(fù)雜，繞擊波和輻射波會(huì)繞過(guò)避雷線對(duì)線路造成損害，因此，可加強(qiáng)避雷措施，降低雷擊概率。

3.2 更改線路架設(shè)方

春夏季節(jié)，小島雷電天氣較多，雷電引起停電現(xiàn)象多有發(fā)生，且故障現(xiàn)象復(fù)雜多變，如果兩條線路同桿架設(shè)，很容易引起兩條線路同時(shí)被雷擊，極大地增加了停電的風(fēng)險(xiǎn)。尤其對(duì)于該110kV變電站之類(lèi)的終端變來(lái)說(shuō)，兩條進(jìn)線為變電站提供電源，一旦兩條進(jìn)線同時(shí)停電，則會(huì)引起全所停電，后果十分嚴(yán)重。所以，對(duì)于此類(lèi)變電站，宜采用更加安全的方式敷設(shè)架線?？梢詫蓷l進(jìn)線分別獨(dú)立架設(shè)，離開(kāi)一定的安全距離，避免兩條進(jìn)線同時(shí)遭受雷擊停電。也可以采用地下敷設(shè)的方式，將進(jìn)線埋入地下，徹底避免雷擊的可能。

3.3 加裝線路壓變

該變電站全站停電的根本原因在于變電站兩條進(jìn)線未安裝線路壓變，從而無(wú)法設(shè)置重合閘功能，導(dǎo)致線路短時(shí)間故障后未進(jìn)行重合閘。因此，為解決根本原因，應(yīng)對(duì)惠洋1967線進(jìn)行停電處理，安裝線路壓變，將線路電壓接入保護(hù)，用于線路重合閘判斷條件，同時(shí)將保護(hù)裝置線路重合閘方式整定為“檢母線無(wú)壓線路有壓”，并投入重合閘功能，實(shí)現(xiàn)線路重合。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際勘察可知，該110kV變電站內(nèi)避雷設(shè)施齊全，且兩條進(jìn)線也安裝了避雷器和避雷線，如果要加強(qiáng)避雷措施只能重復(fù)增加避雷線，冗余且效果不大。該站建站已久，且位于居民小區(qū)住宅之間，無(wú)論是改兩條進(jìn)線同桿架設(shè)為異桿架設(shè)還是改為地下敷設(shè)電纜，都是勞民傷財(cái)?shù)呐e動(dòng)，不宜采取。而采用增設(shè)重合閘方式則是最經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)單且可靠的方法，線路重合閘的投入方式一般分為檢無(wú)壓方式和檢同期方式，通常檢無(wú)壓方式用在電源側(cè)，而終端變則采取檢同期的方式。該站由于歷史原因，未安裝線路壓變，也未設(shè)置重合閘，且從多方面考慮，對(duì)該站昌洋1967線安裝線路壓變，增設(shè)重合閘方式，且設(shè)為檢同期方式，當(dāng)再次遇到兩條進(jìn)線同時(shí)停電的情況，昌洋1967線對(duì)側(cè)檢無(wú)壓重合閘成功，本側(cè)則會(huì)檢同期重合，該站備自投條件滿足動(dòng)作后，兩條110kV母線就帶電了。

4 結(jié)論

電力系統(tǒng)中存在著很多僅靠?jī)蓷l進(jìn)線供電的終端變電站，兩條進(jìn)線同桿架設(shè)會(huì)大幅度增加同時(shí)發(fā)生故障概率，因此，應(yīng)避免兩條進(jìn)線同桿架設(shè)。同時(shí)，重合閘是線路瞬時(shí)故障后保護(hù)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要措施，是提高電網(wǎng)可靠性的主要手段[1]，防止了短時(shí)間故障引起永久性停電的情況，對(duì)于經(jīng)常性發(fā)生雷電現(xiàn)象的小島變電站來(lái)說(shuō)尤為重要，線路壓變是變電站的重要設(shè)備，更是繼電保護(hù)裝置重合閘可靠動(dòng)作的必要設(shè)備，是電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素。應(yīng)從多方面詳細(xì)考慮，積極完善變電站重合閘功能，同時(shí)保證線路壓變的安全可靠性，避免類(lèi)似事故再次發(fā)生。

[1] 馮良韜. 關(guān)于110kV變電站雷擊停電事故的分析 [J]. 企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā): 中旬刊, 2015(3): 93-94.

The Analysis of 110kV Substation Blackout Accident because of the Lightning

Yang Shan1Zhuo Chen2Lin Kui1Lin Yi1

(1. State Grid Zhoushan Power Supply Company, Zhoushan, Zhejiang 316000;2. Zhejiang Zheneng Zhongmei Zhoushan Caol & Electricity Co., Ltd, Zhoushan, Zhejiang 316000)

This article analyzes a 110kV substation blackout accident because of the two parallel lines on the same tower were struck by lightning, discusses the operation process of the relay protection and the reason of station blackout accident, and according to the actual substation operation characteristics, puts forward the corresponding improvement measures.

struck by lightning; operation process; fault analysis; preventive measures

楊 珊（1988-），女，陜西省寶雞市人，碩士研究生，從事電氣設(shè)備檢修工作。