110kV南山站站用变跳闸事件处理及故障分析

110kV南山站站用变跳闸事件处理及故障分析

吴力飚

（深圳供电局有限公司广东省深圳市518000）

摘要：本文对110kV南山变电站发生的站用变越级跳闸事件进行了分析，指出该变电站站用电系统各级保护定值配合整定不当及交流馈线各级空气开关配置不合理是造成此次事件的主要原因，并针对此次事故原因提出相应的整改措施，避免类似站用变跳闸事件的再次发生，对提高同类站用电系统的运行可靠性起到借鉴作用。

关键词：站用电源；越级跳闸；保护定值；级差配合

1.前言

变电站站用电源系统是保障变电站安全可靠运行的一个重要部分，长时间停电会对直流系统、不间断电源、主变冷却以及通信和远动电源等负荷带来影响，甚至使生产运行停顿或主变压器减载。本文主要阐述了站用电源在故障时应如何分析原因、处理故障及提出整改措施。

2.110kV南山站站用电系统简介

110kV南山站站用电系统由两台容量均为315kVA的站用变压器供电，分别挂10kV1M和10kV2BM运行，采用两电源四进线的接线方式通过1ATS、2ATS分别对380V1M、2M供电，并由380V1M、2M分别引出一路电源，通过两个进线开关1QF3、2QF4对分电屏母线供电。该站使用泰昂PLC+TD200站用电系统，正常运行时,110kV南山变电站#1站用变带380V1M负荷，#2站用变带380V2M负荷，两路电源通过1ATS、2ATS相互备投，具备电气闭锁功能。1ATS为“自动电源一”模式，2ATS为“自动电源二”模式，3ATS为“固定电源一”模式，主控室分电屏固定由低压室站用电源屏380V1M供电。

3.事件案例

运行人员到110kV南山站执行操作任务，因天黑需打开户外照明，合上照明开关后10秒内站用变跳闸。检查SCADA系统发现#1站用变低压侧零序过流保护动作跳开#1站用变变高开关ST1，1ATS切换至2QF，#2站用变低压侧零序过流保护动作跳开#2站用变变高开关ST2。怀疑因当晚下雨进水，户外照明回路存在短路故障导致站用变变高开关跳闸，运行人员随即断开户外照明电源空气开关并挂“禁止合闸”标示牌将故障点隔离。

4.故障分析

南山站站用电系统存在缺陷，馈线发生短路故障时站用电源系统未及时切除故障点，造成站用变变高越级跳闸，且未闭锁380V备自投，故障持续导致另一台站用变变高也跳闸。经分析主要为以下两方面原因：

1）当晚下雨导致电缆绝缘降低，户外场地照明电源回路有接地。

2）南山站站用电保护和站用变保护无法配合。

这里着重分析第二个原因。

4.1户外照明电源开关未动作

户外照明电源末端空气开关为正泰DZ47-60C32，通过查阅该型空气开关脱扣特性曲线，得知该开关的电磁脱扣阈值为5-10倍额定电流，按32A空气开关计算，短路或接地电流理论上应至少大于160A才有可能脱扣。#1站用变保护低压零序启动5s后出口，故障电流为150A左右，未达到动作阈值，故末端开关无法跳闸。

4.2零序保护无法配合

零序保护模块检测交流母线的不平衡电流、单相接地（接零）故障，站用电零序保护定值与站用变零序保护定值按整定原则应有上下级差。正常工作时，站用电馈线发生零序过流，站用电零序保护应动作，跳开故障母线进线开关，并闭锁备自投，防止故障范围扩大。

110kV南山站380V站用电源进线屏CT变比为400/1，站用变低压侧零序CT变比为300/5,380V站用电源进线屏零序跳闸电流保护定值（一次值144A，时限为1.5S）与站用变低压侧零序保护定值（一次值150A,时限为2S）接近，理论上380V站用电源屏零序保护应先于站用变低压侧零序保护动作，切除故障点，闭锁备自投。但因380V站用电源屏采样CT精度较小，动作不如站用变低压侧零序保护灵敏，这种情况下站用电零序保护未及时准确动作，达到站用变变低零序保护动作条件时就越级跳站用变。

5.整改措施

5.1户外场地照明电源回路存在接地的整改措施

根据故障情况，切断户外场地照明电源后试送站用变成功，判断故障回路在户外场地照明电源回路。用万用表测量户外照明电源回路对地电阻在20Ω上下波动，分析因下雨进水造成该照明回路接地。

检查确认从交流馈线屏到场地总电源箱之间的电缆正常，开关箱内设备和开关也正常，即总电源箱的进线回路正常。为了进一步确认存在故障的照明回路，现场解开照明电源箱馈线开关之间相互连接的零线，保证各回路独立，然后依次对各个开关进行绝缘测量，经检查发现，场地东南射灯#4馈线绝缘为0MΩ，存在短路接地情况，其他馈线绝缘正常，初步判断故障点存在于该回路。

南山站场地6盏东南射灯进线从第1盏一直并接到第6盏，每盏灯之间互相关联，故先解除6盏灯的导线接驳点，然后逐一对电源箱馈线开关出线测量绝缘。绝缘合格的标准为：用1000V兆欧表测量电缆绝缘应不小于10MΩ。经测量，发现6盏灯的进线电缆均存在绝缘不良。打开灯盖发现，6盏灯内均存在积水现象。南山站户外照明电源回路多次发生雨后进水造成故障，需对该照明回路和灯具加强防水处理。

1）现场清理故障灯内积水并晾干后密封，用绝缘胶布把绝缘不良的进线电缆重新包好放回电缆管内。

2）为保证恢复后设备接线完好，需重新对电源箱馈线开关逐个测量绝缘，测量结果为各馈线开关对地绝缘良好，故障消除。

3）对照明回路和灯具进行立项改造，包括增加独立户外照明电源箱、增加支路数目、各支路使用合适容量的漏电保护开关、更换使用密封接头、防水接线盒、铠装电缆等措施。

5.2站用电保护与站用变保护无法配合的整改措施

户外照明回路容易发生短路和接地故障，末级空气开关如设计的容量较大，其短路脱扣电流大于380V站用电零序保护电流，当发生接地或相零短路时，易造成越级跳闸。应对该照明回路末级空气开关负荷进行扁平化分配，增加末级空气开关数量，减少每个空气开关下面串接的灯具数量。

1）减小每个末级空气开关额定电流至16A以下，使开关短路脱扣电流小于380V站用电零序保护电流定值。

2）110kV南山站站用变容量为315kVA，低压侧额定电流455A。站用变低压侧零序CT变比300/5，零流二次值2.5A（一次值150A），时间2s；380V1M保护CT变比400/1，零序电流由保护装置根据三相电流计算零序电流，380V站用电零序保护定值由按0.32*Ie改为0.29*Ie整定，计算出零流二次值0.33A(一次值132A)，时限为1.5S，使之与站用变低压侧零序保护配合，满足级差配置要求。

6.结论

站用变系统对电力系统的稳定运行起着重要的作用，但往往容易被忽视。目前关于站用电交流馈线各级空气开关配置要求及站用电保护参数均有了详细的要求，今后设备投产验收过程中须对此方面多加关注。

参考文献：

[1]罗文杰．10kV站用变跳闸原因分析及预控措施[J].中国高新技术企业，2014，32．

[2]曾国海，边瑞恩．一起220kV变电站站用变跳闸实例分析[J].机电信息，2017，27．

作者简介：

吴力飚，男，广东湛江人。助理工程师，工学学士，在深圳供电局变电管理二所运行部从事变电站值班员工作。电话:0755-88931256，E-mail:805032940@qq.com。