变电站站用电系统可靠性分析

变电站站用电系统可靠性分析

黎旭刚

（广东电网有限责任公司肇庆供电局，广东 肇庆 526040）

[摘要]随者我国电力事业的不断发展各个地区的电网建设业是越来越完善，为我国的电力发展发展以及人们生产生活起到了良好的促迸作用，但是在电力方面，其属于科技密集型产业在实际行中一旦有稍微的疏忽都会带来很严重的后果。同时由于电力运输的电网比较复杂。在系统运行中往往会出观一些异常和故障需要采取科学有效的解决办法，基于这种情况，本文以500kV变电站的电流系统为研究对象，简要探讨系统在运行中的工作方式，原理以及在工作中容易出现的异常，故障的具体处理方法。

[关键词]500kV变电站；交流系统；运行异常解决方法

[前言]站用变交流电源系统为变电站的运行提供稳定可靠的低压交流电源，是保证电网安全稳定运行的基础。站用交流电源系统由站用变压器电源、站用变压器、380V低压配电屏、保护测控、交流供电网络组成的系统，目的是为了给变电站提供可靠的交流电源。站用交流为主变压器提供冷却电源、消防水喷淋电源，为断路器提供操作、储能、加热电源，为隔离开关提供操作、加热电源，为远动机、监控机、通信装置提供电源，为蓄电池、给排水系统提供电源，为变电站通风、空调、检修、试验、照明、生活用电等提供电源。由于蓄电池容量有限，如果站用交流失压，必须尽快恢复。

1 站用交流系统组成

1.1站用变压器电源及站用变压器

对于220kV及以下变电站，一般从每台主变压器的低压侧接一台站用变压器，即有两台站用变压器。由于在电网中的重要性，500kV变电站的站用变压器一般应有三台及以上。考虑到可靠性，投资因素，其中两台站用变压器分别接在500kV变压器的低压侧。为了事故时保证安全可靠地供电，一台专用的备用变压器接在站外电源。站用变压器，一般情况下站用变压器为三相一体式的，根据它内部的介质不同又可以被分为树脂绝缘和油绝缘两种变压器。

1.2站用交流屏及ATS切换装置

交流配电屏为变电站照明配电，变电站空调（风机），开关柜储能电源，开关柜加热电源等提供可靠电源，是用于连接电源、变压器、换流设备和其他负载，并对供电系统进行监控和保护，具有在电源和各种负载之间进行接通、断开、转换，实现规定的运行方式等控制功能的设备。ATS（Automatic Transfer Switch）是一种位置切换开关，用于站用电源切换，不仅两进线闭合实现电气闭锁，而且实现机械闭锁，从根本上保证电源的安全可靠切换。

2 故障过程分析

案例一：某500kV变电站发生一起站用交流电源全失事件。该站的站用电接线如图1所示。故障发生后，#1站用变变低 401开关首先过流跳闸，380V#1M母线失压，随后#1备自投动作，合上400甲开关，故障电流未消除，400甲开关未动作，#0站用变保护跳#0站用变变高717开关，造成#0M母线失压，然后#2备自投动作，合上400乙开关，故障电流仍未消除，400乙开关未动作，#2站用变保护跳#2站用变变高349和变低402开关，最终导致全站380V交流失压。

全站380V交流母线失压后，一方面现场检查一次二次设备有无异常;另一方面根据保护动作时的故障录波和SER(事件顺序记录)信号，分析导致事故发生的可能原因。经排查，发现380V母线末端的绝缘支撑件烧损最为严重，由此判断故障点在该位置，故障原因为380V母线相间短路故障引起绝缘支撑件烧毁，并最终导致母线失压。

经分析，此起380V交流母线全失压事件暴露出以下问题：

案例二：500kV某变电站发生站用变爆炸事故造成站用交流系统部分失电。事故经过：500kV某变电站35kV #2站用变过流Ⅰ段保护动作跳闸，跳开35kV #2站用变变高338开关三相，同时跳开35kV #2站用变变低2QF开关。到现场检查一、二次设备状态，经检查35kV #2站用变本体铁芯及夹件表面受燃弧熏黑，现场有严重烧焦现象和气味，35kV #2站用变室门和窗户被燃弧气流冲开。经检查二次设备保护正确动作。事故发生后半小时内值班员将站用电源2ATS手动转为固定电源一供电模式，由10kV#1站用变固定供电。

3 导致交流系统故障的原因分析

案例一：在站用变压器的低压侧出现故障时也会导致系统的失电问题。在低压侧由于各种故障导致的问题也是比较复杂的，比如在智能站中的电源切换系统由于各种原因出现机械故障，在电压的检测系统和模块中它的二次保险出现的熔断现象。站用交流电源备自投设置错误，工作母线与备用母线互为备用，且备自投缺少闭锁条件。这些都会直接引起站用变的低压侧自动跳闸。本次事故是站用交流380V分段开关自带过流保护与站用变保护的定值配合存在问题。保护动作顺序不正确，越级跳闸。站用交流380V低压分段开关400甲和400乙备自投策略采用双向自投方式，导致#0母线、#2母线逐一合于故障，造成三段低压母线全部失压。

案例二：导致站用系统失电的原因有很多站用变自身故障也是一个重要原因。由于潮湿等各种原因导致站用变的内部出现短路问题，或由于套管出现脱落发生的放电情况，这些情况都会直接导致站用变故障自动跳闸，而出现系统失电现象。本次事故是35kV站用变本体变高侧A相铁芯底部表面受潮，引起对地放电，由于站用变变高侧为不接地运行系统，变高开关不动作，A相对地燃弧范围扩大，导致三相短路，跳开变高及变低侧开关，同时电弧将站用变变高侧绕组的连接线熔断。三相短路产生瞬间极大的电动力，将电缆头连接站用变变高的连接铜排扭断。

4 变电站站用电系统防范措施及建议

根据上述研究分析，目前变电站站用电系统存在的问题，会造成站用电系统本身的可靠性程度不足和发生站用电失电后会引起较为严重的后果。一旦站用电系统出现问题，将直接或间接地影响变电站安全、可靠运行，严重时会扩大事故范围，造成故障停电。为应对目前存在的问题，作以下建议：

1）对变压器高压侧的设备定期开展设备巡视和周期性试验，防止事故发生。

2）加强设备维护将站用变的箱体改为安全围网，更利于巡视和测温，防止凝露。干式站用变应装有温度测量装置，并具备风机自动启动、温度高报警及跳闸功能。

3）调整站用变室的空调设定温度不低于25℃；对运行中的站用变室加装工业抽湿机，防止相间出现闪络。

4）定期清抹铺在设备上的灰尘和小动物痕迹。

5）针对来自低压侧的故障，为应对交流电源系统馈线零序过流，造成进线开关零序过流保护动作，进线跳闸致使停电面积扩大，严重降低电力系统的可靠性和稳定性，将馈线断路器改造，增加零序过流跳闸功能。

6）将ATS备自投装置改造，增加零序过流保护闭锁ATS装置功能，防止零序过流导致ATS动作先后导致交流双母线失电。

7）对380V开关自带的过流保护设定值进行计算和设定，考虑380V开关自带的过流保护设定值与站用变保护定值的配合问题。

8）为防止站用电全部消失，确保工作电源和检修电源正常，在变电站增设外接电源箱式变，平时处于备用状态，当出现站用电消失时，采用切换装置，将外接电源送至站用电屏。

9）防止站用电全部消失，确保工作电源和检修电源正常，在不能增设外接电源箱式变时，在站用电屏处，设立一容量足够的发电车接口，包括户外配电箱，便于外接应急电源接入；并在相应的县、市局配备发电车。

10）结合以往发生的异常和事故，低压二次应采取的措施：低压动力电缆为整根电缆，宜采取直埋方式；

11）加强电缆沟防火封堵措施，适当增加防火墙密度，建议使用较高等级的防火材料，使用新型封堵材料；

12）站用变低压侧至站用电屏之间的动力电缆、站用电室至主变冷控端子箱之间的动力电缆宜采取一定的隔离措施与控制电缆、光缆等二次电缆隔离，如增加防火隔板；

13）在站用变低压侧动力电缆和站用电室至主变冷控之间的动力电缆沟转弯处，或电缆堆叠较多的地方宜增设烟感或无线温度报警装置；为方便测温、防火操作，可在测温装置装设处敷设轻质盖板。

结束语

在电力系统中，站用交流系统对500kV变电站这样的超高压的变电站安全运行起到了至关重要的地位，在实际的工怍中一定要保证站用交流系统的安全可靠运行，一旦变电站中站用交流系统出现各种失电的现象，要及时的进行排查分析原因，采取科学有效的措施在最短时间内恢复供电，这是关系到整个电网安全输电、可靠运行的一个重要环节。本文针对目前变电站站用电系统存在的问题和隐患，提出了改善站用电系统可靠性的建议，对解决目前变电站站用电比较普遍存在的问题具有一定的意义。

参考文献

【1】刘伟.500kV变电站站用交流电源系统运行分析.电工电气,2012,第六期：40-41

【2】张旭升.关于500kV变电站站用交流系统运行异常及解决方法分析.中国科技博览.2015，第三十五期：40-41

【3】谭明 庞鹏.500kV变电站站用交流电源全失事件的分析及建议.电工技术，2017，第03期：105-106