500kV變電站事故及異常處理的體會(huì)與探討

1、500kV變電站事故及異常處理的體會(huì)與探討 1 引 言    500 kV斗山變電站于1988年11月建成投運(yùn)?，F(xiàn)有500 kV超高壓線路5回，220 kV線路10回。主變?nèi)萘? 000 MVA。截止1999年底，共發(fā)生500 kV線路故障27次，開(kāi)關(guān)跳閘40臺(tái)次；220 kV線路故障8次，開(kāi)關(guān)跳閘12臺(tái)次；系統(tǒng)或設(shè)備異常及其它原因造成非故障跳閘11臺(tái)次；發(fā)現(xiàn)或發(fā)生嚴(yán)重設(shè)備異常和重大設(shè)備缺陷24次。其發(fā)生概率之高，數(shù)量之大遠(yuǎn)出乎大多數(shù)人的意料，與220 kV變電站相比更有發(fā)生率高、故障形態(tài)復(fù)雜、處理難度大等顯著特點(diǎn)。   &

2、#160;因此，對(duì)大量事故及異常處理的實(shí)例進(jìn)行研究、概括和總結(jié)，探究具有普遍意義的、規(guī)律性的東西，關(guān)于不斷提升變電站運(yùn)行人員事故及異常處理的能力和水平，提升變電站乃至電網(wǎng)的安全運(yùn)行水平具有重要和現(xiàn)實(shí)的意義。    2 復(fù)雜故障形態(tài)的分析和判斷    現(xiàn)代化大電網(wǎng)的運(yùn)行特點(diǎn)對(duì)事故及異常處理的快速性、準(zhǔn)確性有著日益提升的要求，需要變電站運(yùn)行人員在事故處理過(guò)程中及時(shí)地向電網(wǎng)調(diào)度中心提供準(zhǔn)確可靠的故障情報(bào)和其它相關(guān)信息，以便調(diào)度人員正確決策和指揮。建站初期大多從220 kV變電站過(guò)來(lái)的值班員往往習(xí)慣于靠中央信號(hào)及保護(hù)掉牌信

3、號(hào)對(duì)故障作出判斷，而傳統(tǒng)的光字信號(hào)和掉牌信號(hào)只能反映繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置動(dòng)作的最終結(jié)果，難以反映其動(dòng)作過(guò)程，面對(duì)500 kV系統(tǒng)故障的復(fù)雜性，某些狀況下難以作出準(zhǔn)確全面的分析和判斷，有時(shí)甚至?xí)斐烧`判斷而影響電網(wǎng)調(diào)度人員的決策和指揮。1989年1月6日23:28，我站500 kV江斗線5051、5052開(kāi)關(guān)跳閘，重合閘不成功，光字信號(hào)及掉牌單元反映為第一、第二套高頻距離及后備距離同時(shí)動(dòng)作，A相、B相啟動(dòng)。值班人員據(jù)此判斷為相間故障，但重合閘動(dòng)作的信號(hào)卻令值班員頗感疑惑，判為重合閘誤動(dòng)又覺(jué)依據(jù)不夠。后對(duì)故障錄波器的打印信息進(jìn)行判讀發(fā)現(xiàn)：江斗線先是發(fā)生A相接地故障，保護(hù)A相啟動(dòng)，55 ms后5051

4、、5052開(kāi)關(guān)跳閘，800 ms后5051開(kāi)關(guān)A相重合，重合后140 ms又發(fā)生B相故障，保護(hù)B相啟動(dòng)。此時(shí)由于重合閘動(dòng)作后尚未返回便三相跳閘，實(shí)際上是間隔時(shí)間很短的兩次不同相單相故障。    由此可見(jiàn)，故障錄波圖及SCADA系統(tǒng)的事件記錄的判讀，關(guān)于事故處理過(guò)程中的分析判斷是極其重要的。結(jié)合光字和保護(hù)掉牌信號(hào)，能立體地反映一個(gè)故障的發(fā)展過(guò)程和保護(hù)的動(dòng)作行為與結(jié)果，從而使現(xiàn)場(chǎng)值班人員能準(zhǔn)確判斷故障的性質(zhì)與形態(tài)。因此，訓(xùn)練、提升運(yùn)行人員判讀故障錄波圖及SCADA系統(tǒng)的事件記錄的能力，是500 kV變電站培訓(xùn)工作的重要一環(huán)。   

5、; 3 特別結(jié)線下的故障判別    500 kV變電站一般都裝有多組低壓電抗器，用于無(wú)功補(bǔ)償和系統(tǒng)調(diào)壓。為滿足電抗器頻繁投切的運(yùn)行要求，通常采納圖1所示結(jié)線方式，即開(kāi)關(guān)裝于電抗器的中心點(diǎn)一側(cè)，使其僅用于切合負(fù)荷電流而不參加故障電流的開(kāi)斷。這種結(jié)線方式在以往的220 kV及以下變電站是極其少見(jiàn)的，運(yùn)行中如發(fā)生單相接地故障時(shí)會(huì)因接地部位的不同而出現(xiàn)不同的現(xiàn)象和反映，有時(shí)甚至令運(yùn)行人員一下子反應(yīng)不過(guò)來(lái)而束手無(wú)策。    1990年7月17日15:22，2號(hào)主變復(fù)役，在合上3520開(kāi)關(guān)向低抗充電時(shí)發(fā)現(xiàn)低抗回路有接

6、地現(xiàn)象。中心點(diǎn)偏移保護(hù)動(dòng)作，電壓表指示為典型的不接地系統(tǒng)單相接地現(xiàn)象，即一相為零，兩相升高，值班人員現(xiàn)場(chǎng)巡查未發(fā)現(xiàn)接地點(diǎn)。經(jīng)投入低抗再逐一拉開(kāi)，在拉合低抗開(kāi)關(guān)過(guò)程中觀察接地信號(hào)與現(xiàn)象的變化來(lái)尋找故障點(diǎn)。當(dāng)投至2號(hào)低抗時(shí)發(fā)現(xiàn)接地現(xiàn)象消失，再將2號(hào)低抗322開(kāi)關(guān)拉開(kāi)，接地現(xiàn)象重又出現(xiàn)。后經(jīng)站里技術(shù)人員分析，確定2號(hào)低抗322開(kāi)關(guān)低抗一側(cè)內(nèi)部有接地故障，并由隨后的檢修中得以證實(shí)。740)this.width=740" border=undefined    圖1 500kV變電站低壓電抗器結(jié)線方式    低抗開(kāi)

7、關(guān)分開(kāi)狀況下，低抗無(wú)負(fù)荷 電流流過(guò)，電抗器相當(dāng)于一段導(dǎo)線，其末端電壓、首端電壓和電抗器母線電壓相等。此時(shí)如M點(diǎn)接地則破壞了三相的平衡關(guān)系反映為單相接地。假設(shè)低抗開(kāi)關(guān)合上則低抗有負(fù)荷電流流過(guò)，其工作電壓反映為低抗上的壓降。低抗末端電壓即為中心點(diǎn)電壓。此時(shí)如M點(diǎn)接地則等效于強(qiáng)迫電抗器中心點(diǎn)接地，其三相的平衡關(guān)系未遭破壞，使接地檢測(cè)裝置難以反映。    由此可見(jiàn)，熟悉和了解各種特別結(jié)線下的故障形態(tài)和癥狀是提升運(yùn)行人員事故應(yīng)對(duì)能力的重要方面。    4 500kV電容式電壓互感器故障診斷   

8、 500 kV電容式電壓互感器(簡(jiǎn)稱C.V.T)，是剛開(kāi)始應(yīng)用的高新技術(shù)產(chǎn)品，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)十分匱乏。運(yùn)行人員對(duì)其運(yùn)行特點(diǎn)、異常形態(tài)、故障特性及處理等問(wèn)題的熟悉幾乎是一個(gè)空白。十多年來(lái)，華東電網(wǎng)曾發(fā)生過(guò)多次C.V.T故障，給系統(tǒng)運(yùn)行帶來(lái)一定影響，同時(shí)也使運(yùn)行值班人員積存了豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。    1999年2月13日0:00左右，值班人員發(fā)現(xiàn)500 kV、段母線電壓指示值出現(xiàn)差異，分別為511、516 kV。后來(lái)這種差異已擴(kuò)展至512 kV和531 kV，值班人員對(duì)該C.V.T進(jìn)行了外觀檢查，未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。為排除測(cè)量裝置誤指示，用萬(wàn)用表對(duì)500 kV段母

9、線C.V.T次級(jí)輸出電壓進(jìn)行測(cè)量并與500 kV線路C.V.T二次電壓進(jìn)行比較，確認(rèn)500 kV段母線C.V.T二次電壓異常升高。依據(jù)測(cè)試結(jié)果判定500 kV段母線C.V.T內(nèi)部故障，同時(shí)進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)該C.V.T第2節(jié)上部有絕緣油滲出，局部電容擊穿。    從這次C.V.T故障以及其它兄弟變電站多次C.V.T故障中發(fā)現(xiàn)，二次電壓異常升降是C.V.T故障的一個(gè)最主要的特征。由C.V.T的工作原理可知，其等效電路是一個(gè)由電容C1和C2組成的電容式分壓器(如圖2所示)。其中，C1是由多個(gè)電容串聯(lián)而成的等值電容。740)this.width=740"

10、 border=undefined    由此可見(jiàn)，無(wú)論是C1中某些串聯(lián)電容擊穿使C1電容值增大還是C2漏油使介質(zhì)常數(shù)變小容抗增大，甚至中間變壓器原方匝間短路都有可能使U2異常升高。反之，如果C1部分電容漏油使容抗增大的話，則有可能引起U2異常降低。因此，一旦發(fā)現(xiàn)C.V.T異常，通過(guò)密切監(jiān)視其二次電壓的變化狀況來(lái)進(jìn)行判斷和評(píng)估不失為一個(gè)簡(jiǎn)單易行的好辦法。平常我們還可以在站內(nèi)自動(dòng)化系統(tǒng)將幾臺(tái)C.V.T的電壓曲線置于一個(gè)坐標(biāo)系中，以實(shí)現(xiàn)對(duì)C.V.T工況的在線監(jiān)測(cè)。    5 500kV氧化鋅避雷器的監(jiān)測(cè)與故障判別

11、60;   在500 kV設(shè)備運(yùn)行中，氧化鋅避雷器的好壞對(duì)500 kV線路或元件的運(yùn)行具有重要影響，它不象主變或開(kāi)關(guān)等設(shè)備擁有相對(duì)完善的監(jiān)視與測(cè)控回路，唯一的檢測(cè)裝置是泄漏電流表，唯一的檢查手段是看、聽(tīng)等感官檢查。因此運(yùn)行中對(duì)它的檢查與監(jiān)視以及發(fā)現(xiàn)、捕捉其不正常工況和異常癥狀具有較高的難度。而且，一旦發(fā)現(xiàn)異常，對(duì)其進(jìn)行近距離觀測(cè)或檢查甚至還需承當(dāng)一定的風(fēng)險(xiǎn)。    多年來(lái)，我們保持天天抄錄避雷器的泄漏電流值，通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，避雷器泄漏電流含有3個(gè)分量：一是避雷器的電容電流，這部分電流恒定不變；二是磁絕緣表面泄漏電流

12、，這部分電流隨天氣的變化而變化；三是避雷器閥片的泄漏電流，這部分電流是對(duì)避雷器進(jìn)行監(jiān)測(cè)的重 要物理量。正常時(shí)閥片電阻工作于其電壓/電流特征的線性段，電流隨系統(tǒng)電壓的變化呈小幅度波動(dòng)。因此，在天氣狀況優(yōu)良，系統(tǒng)電壓相對(duì)穩(wěn)定的狀況下，可以認(rèn)為泄漏電流的變化量就是避雷器閥片的泄漏電流的變化量，這樣可以簡(jiǎn)化判定避雷器異常的泄漏電流值，提升發(fā)現(xiàn)異常的靈敏度。    據(jù)此，曾成功地預(yù)警了一次500 kV避雷器故障，避免了一次避雷器爆炸的重大設(shè)備事故。    1996年7月29日10:00左右，值班人員在巡視中發(fā)現(xiàn)瓶斗5905線B相避雷器泄漏電流達(dá)3.7 mA，雖未達(dá)到生技部門下達(dá)的5 mA的監(jiān)視值，但通過(guò)與鄰相的橫向比較和核對(duì)歷史數(shù)據(jù)的縱向比較，認(rèn)為該數(shù)值顯然偏高，便果斷起動(dòng)異常處理程序，對(duì)該避雷器與其泄漏電流表進(jìn)行時(shí)間間隔為20 min的連續(xù)觀測(cè)，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)泄漏電流表有瞬間晃動(dòng)的新?tīng)顩r，于是當(dāng)天就將瓶