一起更换35 kV TV高压熔断器过程中备自投装置动作的分析

2018-07-10马彦飞窦昊宁翟晨龙宋志明姜一涛

山东电力高等专科学校学报 2018年3期

牟黎，马彦飞，窦昊宁，翟晨龙，宋志明，贾涛，姜一涛

（1.国网技术学院，山东济南 250002；2.国网济南供电公司，山东济南 250001）

0 引言

我国电力系统中，10 kV、35 kV配电系统普遍采用中性点不接地运行方式［1］。在发生单相接地的情况下，非接地相电压将上升至线电压，该过程中铁磁谐振和低频非线性振荡过电压造成TV高压熔断器熔断的现象时有发生［2-3］。当发生熔断器熔断时，运维人员需将TV转为检修状态后对其熔断器进行更换［4］。

依据电网运行经验，在对TV高压熔断器进行更换时，无需将TV二次侧进行并列，允许相应母线电压出现短暂消失，但会影响相关的保护及自动化设备的运行状态。其中，备自投装置“无压无流”动作条件中的“无压”条件将会因TV检修状态而得到满足［5］，极易造成备自投装置误动作，需要现场运维人员加强安全意识。

2017年9月10日，某110 kV变电站发出35 kVⅠ段母线TV断线信号，运维人员现场检查确认为TV U相高压熔断器熔断，在对35 kVⅠ段母线TV转检修操作前，运维人员将35 kV系统备自投装置跳闸出口压板停用，成功避免了一起备自投装置误动作事故。该案例非常具有典型性，现将本次处理过程分析如下。

1 备自投装置工作原理

备自投装置其工作原理是当主供电源因故失压后，由备自投装置动作出口先将主供电源可靠断开，再将备用电源自动投入，保证对负荷持续供电，是保证电力系统稳定运行、提高供电可靠性的重要自动化设备［6］。

以本次案例发生的变电站为例，其一次接线图如图1所示。该站分为110 kV、35 kV、10 kV 3个电压等级，110 kV系统为内桥接线方式，35 kV和10 kV系统均为单母线分段接线，两台变压器均为Y／Y／△接线［7］。正常运行方式为正义线101开关接110 kVⅠ段母线供1号主变，韩义线107开关接110 kVⅡ段母线供2号主变，110 kV备投内桥104开关。1号主变35 kV侧301开关接35 kVⅠ段母线，2号主变35 kV侧309开关接35 kVⅡ段母线供实验I线（306）、实验Ⅱ线（307），35 kV 备投Ⅰ、Ⅱ分段 305 开关。1号主变10 kV侧001开关接10 kVⅠ段母线供若干负荷，2号主变10 kV侧016开关接10 kVⅡ母线供若干负荷，10 kV备投Ⅰ、Ⅱ分段015开关。

该站35 kV备投装置分为备投1号主变35 kV侧301开关方式、备投2号主变35 kV侧309开关方式、备投35 kVⅠ、Ⅱ分段305开关方式，其引入35 kVⅠ、Ⅱ段母线TV电压作为电压判据，引入1号主变35 kV侧301开关、2号主变35 kV侧309开关TA电流作为电流判据。不同备投方式的充、放电条件及动作条件如表 1所示［8］。

该站35 kV备投装置可实现自适应方式判别［9］，可根据1号主变35 kV侧301开关、2号主变35 kV侧309开关、35 kVⅠ、Ⅱ分段305开关的位置自动判别相应的备投方式，如表2所示。因此，在实际运行中，当35 kV系统运行方式发生变更时，现场操作人员无需对35 kV备投方式进行手动调整。

图1 110 kV内桥变电站接线图

表1 不同备自投方式充、放电及动作条件

表2 35 kV备投方式开关位置对应表

2 高压熔断器熔断处理流程

目前，实际运行中的变压器低压侧绕组为△接线，当发生单相金属性接地时，接地相电压降低至零，非接地相电压上升至线电压，此时，允许变压器在接地情况下运行2 h［10］。但由于接地瞬间铁磁谐振和低频非线性振荡过电压以及接地过程中的线电压造成TV高压熔断器熔断的现象时有发生。当发生TV高压熔断器熔断时，熔断相电压将至零，非熔断相电压不变。同时，保护装置因零序电压超过保护定值而发母线接地信号，对比TV高压熔断器熔断与母线单相接地象征，如表 3所示［11］。

表3 TV高压熔断器熔断与母线单相接地象征对比

通过表3可以看出，TV高压熔断器熔断与母线单相接地象征具有一定相似之处。实际运行中，由于TV高压熔断器熔断更多是非完全熔断以及母线接地通常为非金属性接地，增加了判别二者的复杂性，需要现场运行人员提高警惕。

以图1所示变电站为例，当发生35 kVⅠ段母线TV高压熔断器熔断时，需要将TV转为检修状态进行更换。为了防止TV检修时母线失压造成相应保护及自动装置正常运行状态受到影响，需要先将35 kVⅠ段母线由1号主变调2号主变供电，再将35 kVⅠ、Ⅱ段母线电压二次并列，然后将35 kVⅠ段母线TV转为检修状态。该过程涉及到110 kV系统运行方式调整，处理过程比较繁琐。因此，为了更快地处理此类异常，典型的处理方式是直接将35 kVⅠ段母线TV转为检修状态对熔断器进行更换而不需对其他一、二次系统进行调整，允许母线短时失压，但处理过程应尽快完成。

3 案例分析

2017年9月10日15∶17，该站发 35 kVⅠ段母线TV断线信号，运维人员到站检查发现35 kVⅠ段母线测量电压Uu=3.1kV，Uv=20.2kV，Uw=20.3 kV，由此推断为35 kVⅠ段母线TV U相高压熔断器熔断并汇报当值调控人员。运维人员首先停用35 kV分段备投跳闸出口压板，然后将35 kVⅠ段母线TV转为检修状态对TV高压熔断器进行更换。当运维人员依据倒闸操作顺序拉开35 kVⅠ段母线TV保护二次空气开关时，35 kV分段备投动作，因其跳闸出口压板在停用位置未造成1号主变35 kV侧301开关跳闸及35 kVⅠ、Ⅱ分段305开关合闸，成功避免一次备自投装置误动作事件。

根据图1所示，该站35 kVⅠ段母线空载，因此，正常运行过程中1号主变35 kV侧301开关电流几乎为零，35 kV分段备投装置判断1号主变35 kV侧301开关无流。当运维人员拉开35 kVⅠ段母线TV保护二次空气开关时，35 kV分段备投装置判断35 kVⅠ段母线无压。此时，35 kV分段备投装置满足动作条件，由于备自投装置的跳闸出口压板被事先停用，因此未造成备自投装置动作出口。