王昭斐，劉洋，馬遜，夏博雅，徐成西，南洋

（國網(wǎng)北京市電力公司檢修分公司，北京 豐臺100071）

關(guān)鍵字：母線；鐵磁諧振；消諧；TV

目前較多城市內(nèi)500 kV站66 kV設(shè)備主要帶無功設(shè)備[1-2]，中性點不接地系統(tǒng)，在空充母線等系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化時容易發(fā)生鐵磁諧振現(xiàn)象[3-4]，進(jìn)而造成異常范圍擴(kuò)大甚至發(fā)生故障的情況。

本文通過一次母線鐵磁諧振導(dǎo)致的故障分析，研究鐵磁諧振故障的原因及機(jī)理，并在最后提出抑制TV鐵磁諧振的方案及運行人員安全保護(hù)的方案。

1 異常情況

故障當(dāng)月24日1:00列缺，某500 kV站1#變投運操作過程中，66 kV 1#母線帶611電抗器、603站用變合601開關(guān)時，1#變差動保護(hù)、后備保護(hù)、低壓側(cè)過流保護(hù)動作造成601開關(guān)跳閘，提取保護(hù)裝置動作報告顯示均為低壓側(cè)后備保護(hù)動作跳601開關(guān)。

故錄報告顯示2套裝置啟動跳閘正確，原因為66 kV母線發(fā)生三相故障，最大瞬時電流60 kA（A相：16 A，B相：18 A，C相：14 A）。

隨后伴發(fā)“66 kV 1#母線TV間隔氣室SF6壓力降低報警”“614其他氣室SF6壓力降低報警”動作信號，工業(yè)電視檢查發(fā)現(xiàn)66 kV 1#GIS室有爆炸現(xiàn)象。

該500 kV站66 kV設(shè)備61-9間隔為2007年出廠，2008年投運。

2 現(xiàn)場檢查處理

2.1 運行人員檢查情況

23日23:22 運維人員合上601開關(guān)后，檢查66 kV 1#、2#母線電壓均不正常，1#母線相電壓顯示A相33 kV，B相34 kV，C相33 kV，線電壓數(shù)值顯示6～9 kV跳動，1段母線U0為95.75 V。檢查601開關(guān)主變側(cè)帶電顯示器A、C相紅燈亮，懷疑為諧振，申請拉開601開關(guān)。運維人員投入1#站用變603后，用601帶603間隔消諧。

24日00:54 ，1#主變兩套后備保護(hù)動作跳開601開關(guān)，監(jiān)控機(jī)發(fā)“614其他氣室SF6壓力低報警”，“66 kV 1#母線TV間隔SF6壓力低報警”。

24日01:10 ，通風(fēng)15 min后，運維人員佩戴正壓式呼吸器檢查，發(fā)現(xiàn)61-71刀閘附近66 kV 1號母線TV間隔波紋管及母線倉波紋管損壞。

2.2 現(xiàn)場一次設(shè)備檢查情況

檢修人員到站檢查，601斷路器處于分位，66 kV 1號母線61-71倉、61-9刀閘倉、61-9 TV倉氣體壓力回零，61-71倉兩側(cè)絕緣盆子及波紋管裂開，可見內(nèi)部導(dǎo)體，A相導(dǎo)體屏蔽罩有明顯放電痕跡；61-9 TV間隔61-9刀閘倉兩側(cè)絕緣盆子碎裂；現(xiàn)場地面可見部分碎裂絕緣盆子，61-9 TV間隔倉體外殼及61-71機(jī)構(gòu)箱有拉弧灼燒痕跡。

經(jīng)現(xiàn)場檢查，初步懷疑61-71倉室A相導(dǎo)體屏蔽罩為第一放電點。

2.3 保護(hù)動作情況

24日00:53 :08.479，66 kV 1#母線發(fā)生B相接地，24日00:54:18.859，發(fā)展為三相短路故障，流經(jīng)601的電流約為29.481 kA（過流I段定值4.9 kA，0.9 s），經(jīng)903 ms，1號變壓器RCS978低后備過流I段保護(hù)動作；經(jīng)902 ms，1號變壓器PST1200低后備過流I段保護(hù)動作，跳開601開關(guān)。

3 設(shè)備解體分析

29日現(xiàn)場開展故障間隔拆解工作，拆解過程中發(fā)現(xiàn)61-91倉內(nèi)導(dǎo)體扭曲，受力明顯，連接61-91倉與613-1倉盆子導(dǎo)體斷裂，斷裂導(dǎo)體斷面較粗糙，懷疑內(nèi)部原有氣隙，61-91倉與61-9倉盆子連接導(dǎo)體從槽內(nèi)脫落，如圖1所示，部分螺栓存在高溫熔焊情況無法直接拆解，須電鋸分解。

圖1 61-71倉內(nèi)破碎絕緣盆子堆積

61-9TV倉內(nèi)電壓互感器線圈燒毀，如圖2所示，倉內(nèi)跡象顯示內(nèi)部發(fā)生燃弧，故障產(chǎn)生的高壓氣體及破碎絕緣盆子由61-9TV倉向61-9刀閘倉方向噴射；61-9TV倉、61-9刀閘倉、61-71倉、614-1母線刀閘倉內(nèi)導(dǎo)體、絕緣盆子、波紋管等嚴(yán)重破損。

圖2 61-9 TV線圈燒毀

經(jīng)分析確定61-9TV倉內(nèi)電壓互感器為故障起始點。

4 結(jié)論與分析

由于該500 kV站66 kV 1#母線電壓互感器勵磁性能較差，24日操作過程中，空充母線時TV線圈磁飽和導(dǎo)致感抗降低與系統(tǒng)容抗匹配產(chǎn)生諧振，諧振過程持續(xù)時間較長，TV持續(xù)發(fā)熱導(dǎo)致B相線圈燒毀率先接地，約70 s后發(fā)展為三相短路，短路過程產(chǎn)生的高壓氣體通過61障9TV倉向61障71母線倉噴射，直至擊破61-71母線倉與614-1母線倉間波紋管。

通過現(xiàn)場檢查、故障錄波分析和解體分析，確定本次故障原因是由于61障9TV倉內(nèi)三相短路拉弧，高壓氣體擊碎本倉絕緣盆子，導(dǎo)致多個倉體導(dǎo)體移位、絕緣盆子破碎致使故障范圍進(jìn)一步擴(kuò)大直至601斷路器分閘隔離故障區(qū)域。

5 消諧方案及運行建議

電力系統(tǒng)消諧方法一般從以下幾個方面進(jìn)研究：改變電力系統(tǒng)電感、電容元件參數(shù)，使它們不具備諧振條件，快速消耗諧振能量，降低諧振過電壓、過電流的倍數(shù)[5-7]；合理地分配有功負(fù)荷，一般在輕載或空載條件下易發(fā)生諧振。針對此次問題，對該500 kV站66 kV TV一次側(cè)中性點安裝消諧電阻，通過非線性電阻既不影響設(shè)備正常運行，同時在諧振時完成能量釋放，迅速抑制諧振。

同時可以在消諧電阻與中性點間連接線安裝消諧報警裝置，通過高精度羅氏線圈測量不平衡電流，在發(fā)生諧振時當(dāng)?shù)丶罢径藞缶?，及時提醒運行人員，避免人身傷害。