楊文一，張樹(shù)培，李新洪

（云南電網(wǎng)責(zé)任有限公司保山供電局，云南 保山 67800）

0 前言

變電站站用電系統(tǒng)主要為站內(nèi)一二次設(shè)備提供電源，其中包括：直流系統(tǒng)的整流電源、交流操作電源、變壓器的冷卻電源和有載調(diào)壓電源、通信電源、站內(nèi)照明系統(tǒng)電源、設(shè)備的加熱、驅(qū)潮電源，檢修電源及生活電源等[1-3]。一旦站用電系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，將直接或間接影響變電站的安全運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)U(kuò)大事故停電范圍，因此站用電系統(tǒng)必須具有高可靠性。本文以一起系統(tǒng)電壓波動(dòng)導(dǎo)致0.4 kV站用電失壓事件為例，分析失壓的具體原因，總結(jié)了相應(yīng)的處理方法，提出了具有針對(duì)性的建議，對(duì)防范此類(lèi)事件的發(fā)生有一定借鑒作用。

1 變電站及站用電系統(tǒng)正常運(yùn)行方式

以某220 kV變電站為例，正常運(yùn)行方式為220 kV #1、#2主變并列運(yùn)行，220 kV #1主變220 kV及110 kV中性點(diǎn)直接接地； 220 kV #2主變中性點(diǎn)間隙接地。220 kV、110 kV雙母線(xiàn)并聯(lián)運(yùn)行，220 kV #1主變201斷路器運(yùn)行于220 kVⅠ組母線(xiàn)，220 kV #2主變202斷路器運(yùn)行于220 kV Ⅱ組母線(xiàn)。220 kV #1主變101斷路器運(yùn)行于110 kVⅠ組母線(xiàn)，220 kV #2主變102斷路器運(yùn)行于110 kVⅡ組母線(xiàn)。220 kV旁路母線(xiàn)、110 kV旁路母線(xiàn)正常時(shí)熱備用。該變電站主接線(xiàn)圖如圖1所示。

35 kVⅠ、Ⅱ母分段運(yùn)行；#1主變301斷路器、#1站用變，#1、#3、#5電容器接Ⅰ母，#2主變302斷路器、#2站用變，#2、#4、#6電容器接Ⅱ母；0.4 kV站用電接線(xiàn)方式為單母線(xiàn)分段運(yùn)行，其Ⅰ、Ⅱ段母線(xiàn)經(jīng)4011、4021隔離開(kāi)關(guān)聯(lián)絡(luò)并列運(yùn)行，#1站用變低壓側(cè)401斷路器處運(yùn)行狀態(tài)，#2站用變低壓側(cè)402斷路器處熱備用狀態(tài)，#1站用變供0.4 kV站用電Ⅰ、Ⅱ段母線(xiàn)，站用變低壓側(cè)進(jìn)線(xiàn)備自投BZT投入，站用電系統(tǒng)接線(xiàn)如圖2所示。

圖1 220 kV某變電站主接線(xiàn)圖

圖2 220 kV某變電站站用電系統(tǒng)接線(xiàn)圖

正常運(yùn)行方式下，該變電站220 V直流系統(tǒng)采用雙母線(xiàn)分段接線(xiàn)方式，220 kV#1主變冷卻器裝置電源連接0.4 kV站用電Ⅰ、Ⅱ段母線(xiàn)工作，220 kV#2主變冷卻器裝置電源連接0.4 kV站用電Ⅰ、Ⅱ段母線(xiàn)工作。

2 站用電失壓事件調(diào)查及原因分析

2017年12月某日，某220 kV變電站發(fā)出站用變0.4 kV側(cè)401、402斷路器動(dòng)作跳閘、直流系統(tǒng)交流異常、0.4 kV站用電失壓等信號(hào)。接到通知后相關(guān)人員趕到現(xiàn)場(chǎng)檢查有以下發(fā)現(xiàn)：

1）通過(guò)檢查相關(guān)一二次設(shè)備，0.4 kV站用電母線(xiàn)無(wú)短路故障。

2）查閱110 kV線(xiàn)路故障錄波、220 kV線(xiàn)路故障錄波均發(fā)現(xiàn)此時(shí)間段電流、電壓波動(dòng)，電流增大，電壓降低。經(jīng)與地調(diào)落實(shí)，12時(shí)33分與該變電站相連的110 kV某變電站一條110 kV線(xiàn)路發(fā)生近區(qū)短路永久性故障，保護(hù)動(dòng)作后重合閘不成功。

3）查閱220 kV主變故障錄波情況，發(fā)現(xiàn)12時(shí)33分22秒7002毫秒突變量啟動(dòng)的波形中#1主變35 kV側(cè)電流、電壓波動(dòng)，電流增大，電壓降低，其中A相電壓二次值約為6 V，B、C兩相約為68.2 V，主變中性點(diǎn)出現(xiàn)零序電流，如圖3所示。

圖3 故障時(shí)#1主變中壓側(cè)、低壓側(cè)電壓錄波圖

4）現(xiàn)場(chǎng)檢查站用變低壓側(cè)401、402斷路器正常，備自投裝置動(dòng)作邏輯正確，主變錄波突變量啟動(dòng)和站用變低壓側(cè)401斷路器動(dòng)作跳閘的時(shí)間吻合，主變低壓側(cè)A相電壓降低。備自投動(dòng)作于12時(shí)33分34秒358毫秒合上402斷路器后，12時(shí)33分34秒3712毫秒出現(xiàn)第二次低電壓，402斷路器欠壓脫扣，備自投裝置充電未完成，不能再次動(dòng)作，因此全站站用電系統(tǒng)失壓。

故障發(fā)生時(shí)相關(guān)元件定值及設(shè)備參數(shù)信息如表1所示：

表1 相關(guān)元件定值/參數(shù)

對(duì)于變壓器單側(cè)，若該側(cè)變壓器一次側(cè)電壓為U1e，二次側(cè)電壓為U2e，則該側(cè)變壓器變比由下式來(lái)算出：

對(duì)于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)，若變壓器高壓側(cè)一次側(cè)電壓為Uh，高壓側(cè)一次額定電壓Uhe，變壓器低壓側(cè)一次側(cè)電壓為Ul，低壓側(cè)一次額定電壓Ule，則變壓器有如下公式：

由故障錄波圖可測(cè)出故障時(shí)各元件電氣量如表2所示。

表2 故障時(shí)各元件電氣量

故障時(shí)35 kV母線(xiàn)電壓即為35 kV站用變高壓側(cè)電壓一次值，當(dāng)發(fā)生第一次故障時(shí)，由（3）式算出故障時(shí)35 kV#1站用變低壓側(cè)電壓一次值：

將（3）式結(jié)果代入（1）式算出故障時(shí)35 kV#1站用變低壓側(cè)電壓二次值：

當(dāng)重合于故障時(shí)，由（3）式算出故障時(shí)35 kV#2站用變低壓側(cè)電壓一次值：

將（5）式結(jié)果代入（1）式算出故障時(shí)35 kV#1站用變低壓側(cè)電壓二次值：

站用電失壓原因分析如下：

a. 當(dāng)線(xiàn)路發(fā)生短路故障時(shí)，要經(jīng)過(guò)一段延時(shí)才能切除故障，故障切除后電壓立刻恢復(fù)至故障前的水平，而在此過(guò)程中，鄰線(xiàn)的負(fù)荷將承受一次電壓暫降[3]。110 kV線(xiàn)路發(fā)生近區(qū)短路永久性故障，導(dǎo)致與該110 kV變電站所連接的220 kV變電站110 kV母線(xiàn)電壓A相降低，#1主變35 kVⅠ母A相電壓降低，由（4）式可知35 kV#1站用變低壓側(cè)二次值降至6 V，低于#1站用變低壓側(cè)401斷路器欠壓脫扣動(dòng)作值（20 V）后，401斷路器跳閘。

b. 401斷路器跳閘后，站用變低壓側(cè)備自投依據(jù)其邏輯401斷路器跳位，0.4 kVⅠ段母線(xiàn)無(wú)壓，#1站用變支路無(wú)流，#2站用變支路有壓動(dòng)作合上402斷路器。

c. 402斷路器合上后，發(fā)生故障的110 kV線(xiàn)路進(jìn)行重合，由于重合于永久性故障對(duì)與該110 kV變電站所連接的220 kV變電站110 kV母線(xiàn)造成第二次沖擊，使110 kV母線(xiàn)電壓A相再次降低，#2主變35 kVⅡ母A相電壓降低，由（6）式可知35 kV#2站用變低壓側(cè)二次值降至6.87 V，達(dá)到#2站用變低壓側(cè)402斷路器欠壓脫扣動(dòng)作值（20 V）后，402斷路器也跳閘。

d. 備自投裝置充電時(shí)間為10 s，充電未完成，備自投無(wú)法再次動(dòng)作，導(dǎo)致全站站用電系統(tǒng)失壓。

3 站用電失壓可能造成后果

由于0.4 kV站用電連接有變電站內(nèi)許多重要負(fù)荷，站用電失壓可能帶來(lái)以下后果：

1）站內(nèi)照明、空調(diào)失壓，可能導(dǎo)致二次設(shè)備運(yùn)行異常。

2）主控室后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)失壓，站內(nèi)裝置狀態(tài)信息無(wú)法監(jiān)測(cè)，開(kāi)關(guān)刀閘無(wú)法遠(yuǎn)程操作。

3）戶(hù)外檢修電源箱、保護(hù)室試驗(yàn)電源失壓，各類(lèi)檢修、試驗(yàn)工作由于設(shè)備無(wú)法取電源導(dǎo)致各類(lèi)工作無(wú)法開(kāi)展。

4）主變冷卻器電源失壓，可能迫使變壓器降低容量運(yùn)行，嚴(yán)重者可能使變壓器停運(yùn)，甚至燒毀變壓器。對(duì)于變壓器非電量保護(hù)若冷卻器全停跳閘功能投入，主變冷卻器電源失壓處理不及時(shí)還可能導(dǎo)致變壓器跳閘。

5）站用直流系統(tǒng)由站用交流系統(tǒng)供電，0.4 kV站用電長(zhǎng)時(shí)間失壓，站用直流系統(tǒng)也將失壓。此時(shí)由站用直流系統(tǒng)所供保護(hù)裝置、測(cè)控裝置、通信裝置、操作電源等失壓，變電站將無(wú)法安全運(yùn)行。

圖4 站用電失壓處理流程圖

4 處理方法與防范建議

在變電站中，站用電系統(tǒng)的可靠運(yùn)行對(duì)整個(gè)變電站的安全運(yùn)行至關(guān)重要，當(dāng)發(fā)生站用電系統(tǒng)失壓時(shí)，可按圖4站用電失壓處理流程圖快速有效的進(jìn)行處理。

判斷站用電失壓是否為變電站全站失壓可根據(jù)儀表指示，后臺(tái)機(jī)的報(bào)文及閃光信息，繼電保護(hù)，自動(dòng)裝置，斷路器位置及事故現(xiàn)象來(lái)判斷。

站用電源事故使主變壓器冷卻設(shè)備部分或全部停運(yùn)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視主變的負(fù)荷和溫度，并迅速報(bào)告調(diào)度，根據(jù)主變溫度變化及時(shí)調(diào)減主變負(fù)荷。

考慮當(dāng)前變電站無(wú)人值班的需要，對(duì)站用電全站系統(tǒng)失壓的情況提出以下建議：

1）根據(jù)中國(guó)南方電網(wǎng)公司反事故措施（2017年版）2.10.2，若變電站站用電保護(hù)或0.4 kV備自投具備跳進(jìn)線(xiàn)0.4 kV斷路器功能，站用低壓側(cè)0.4 kV開(kāi)關(guān)應(yīng)取消低壓脫扣功能[4]。

2）站用變壓器低壓側(cè)主斷路器通常配置欠壓脫扣斷路器，當(dāng)電網(wǎng)瞬時(shí)波動(dòng)、閃變時(shí)，不論站用電低壓母線(xiàn)并列還是分列運(yùn)行都可能會(huì)使站用變壓器低壓側(cè)主斷路器跳閘[5]。若變電站站用電保護(hù)或0.4 kV備自投不具備跳進(jìn)線(xiàn)0.4 kV斷路器功能，應(yīng)在站用變低壓側(cè)斷路器欠壓脫扣回路增加延時(shí)繼電器，延時(shí)考慮線(xiàn)路重合于永久故障等情況，躲過(guò)系統(tǒng)電壓瞬時(shí)波動(dòng)，避免此類(lèi)0.4 kV站用電失壓事件的發(fā)生。

3）將傳統(tǒng)的站用變低壓斷路器更換為低壓斷路器失壓脫扣重合閘裝置[6]，避免因系統(tǒng)電壓波動(dòng)等情況導(dǎo)致站用電失壓。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)這一事件的處理和分析，總結(jié)了具體的處理方法，對(duì)今后處理和分析此類(lèi)事件提供了參考。而針對(duì)站用電系統(tǒng)存在失壓的風(fēng)險(xiǎn)，本文提出針對(duì)性的改進(jìn)建議，改進(jìn)建議有效性已在保山供電局所轄變電站得到驗(yàn)證，對(duì)提前消除事故隱患，提高變電站站用電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性有較大幫助。由于保山供電局所轄變電站站用電保護(hù)和0.4 kV備自投均具備跳進(jìn)線(xiàn)0.4 kV斷路器功能，在站用變低壓側(cè)斷路器欠壓脫扣回路所增加延時(shí)繼電器的延時(shí)時(shí)間整定問(wèn)題需在今后工作中繼續(xù)研究，且延時(shí)時(shí)間整定可推廣至站用變低壓備自投延時(shí)整定值的確定上。