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35kV供配電系統(tǒng)出現(xiàn)三相同時(shí)過流的故障分析與處理

來源：太平洋電線電纜發(fā)布日期： 2020.10.13 瀏覽次數(shù)：

信息摘要：

本文以位于成都地區(qū)的35kV變電站故障為例，分析35kV供配電系統(tǒng)出現(xiàn)三相同時(shí)過流的處理方式，為今后的工作提供幫助。

本文所述的35kV變電站,所處成都地區(qū),屬亞熱帶濕潤(rùn)性季風(fēng)氣候,春季氣溫回暖早但不穩(wěn)定,夏季炎熱暴雨多,秋季降溫快多綿雨,冬季干燥多云霧。該變電站服務(wù)一級(jí)供電保障單位,由兩條自有的35kV專用供電線路接入,正常運(yùn)行時(shí),站內(nèi)由兩套獨(dú)立的配電系統(tǒng)作主備用分別供電,故障或檢修時(shí)可以由35kV母線或10kV母線連接供電。整個(gè)供電系統(tǒng)是一座數(shù)字化的兩級(jí)變壓變電站,功能復(fù)雜、設(shè)計(jì)容量大,總供電容量達(dá)4100kVA。

此次故障的35kV供配電系統(tǒng)為備用的35kV紅虎臺(tái)支線,此線從35kV紅虎線8號(hào)桿“T”形接出一條支線。35kV變電站微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)彈出2#主變后備保護(hù)復(fù)壓動(dòng)作告警;同時(shí),根據(jù)供電公司反饋,該35kV線路出現(xiàn)了三相同時(shí)過流的情況,無法判斷什么原因造成,必須拉閘保護(hù)并進(jìn)行檢查。

1 35kV供配電系統(tǒng)概述

1.1一次線路及設(shè)備

35kV紅虎臺(tái)支供電外線起于XX變電站35kV間隔出線,止于35kV變電站進(jìn)線間隔。主要分為兩段:一段于35kV紅虎線8號(hào)桿處“T”接延經(jīng)廠區(qū)內(nèi)電纜敷設(shè)到35kV紅虎臺(tái)支線2號(hào)桿,使用YJV22-26/35-3×150的三芯電纜,共950米,中間有一個(gè)由于廠區(qū)施工挖斷后對(duì)接的對(duì)接頭;另一段即35kV紅虎臺(tái)支線2號(hào)桿經(jīng)架空線路至51號(hào)終端桿進(jìn)入35kV變電站進(jìn)線間隔,約10千米架空線,導(dǎo)線采用LGJ-150/20鋼芯鋁絞線,地線采用GJ-35,并逐基良好接地。線路穿越區(qū)域經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá),線路走廊絕大部分涉及當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)苗圃。

站內(nèi)主要有35kV變電站進(jìn)線間隔到35kV高壓開關(guān)室高壓開關(guān)柜的一段三根65米的YJV22-26/35-1×185單芯電纜、35kV高壓開關(guān)柜到35kV/10kV戶外式有載調(diào)壓電力變壓器的一段三根20米YJV22-26/35-1×185單芯電纜、35kV高壓開關(guān)柜到站用變的一段15米YJV22-26/35-3×120三芯電纜以及高壓開關(guān)柜進(jìn)線電流互感器等線路及35kV高壓設(shè)備系統(tǒng)。

1.2二次保護(hù)及監(jiān)控裝置

主要涉及二次控制系統(tǒng)、微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)等。其中WBH-822微機(jī)保護(hù)裝置具有后備與本體保護(hù)能力,可以在兩段高壓側(cè)過流、兩段低壓側(cè)過流、一段低壓側(cè)過流反時(shí)限、高壓側(cè)負(fù)序過流、低壓側(cè)負(fù)序過流、復(fù)壓開出等產(chǎn)生動(dòng)作。具有遙測(cè)、遙信、遙脈、遙控及故障錄波功能。系統(tǒng)示意圖如圖1所示:

圖1系統(tǒng)

圖1 系統(tǒng)示意圖

2故障信息及故障點(diǎn)排查處理

2.1系統(tǒng)故障信息

值班員在值守期間,發(fā)現(xiàn)35kV變電站微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)突然出現(xiàn)“2#主變后備保護(hù)WBH-822(01.04)復(fù)壓動(dòng)作告警”的報(bào)警信息,監(jiān)控系統(tǒng)顯示該線路35kV母線和10kV母線出現(xiàn)失壓的情況。告警截圖如圖2所示:

圖2 2#主變后備保護(hù)復(fù)壓動(dòng)作告警截圖

同時(shí),接到供電公司電話,表示其系統(tǒng)監(jiān)控顯示紅虎線二段出現(xiàn)三相同時(shí)過流的情況,監(jiān)控電流達(dá)到51A左右,而該變電站的互感器變比為300∶5,即意味著實(shí)際電流在3000A以上。

2.2系統(tǒng)故障點(diǎn)分析排查及處理

由于實(shí)時(shí)報(bào)警顯示的信息會(huì)根據(jù)信息類別不同顯示不同顏色,而此信息為紅色,可以直接判斷該信息非常重要,涉及一次設(shè)備問題。而供電公司監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)更清楚說明,該線路出現(xiàn)了嚴(yán)重故障,必須拉閘停電,進(jìn)行檢查和測(cè)試。

該線路屬于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng),產(chǎn)生過流的原因可能是發(fā)生了線間短路或者是出現(xiàn)了線路接地的情況。根據(jù)35kV變電站以往運(yùn)行故障情況及查詢各類供電系統(tǒng)故障資料,出現(xiàn)單相過流的情況比較多,但三相同時(shí)過流的情況就相當(dāng)少見。

根據(jù)整個(gè)輸變電系統(tǒng)情況進(jìn)行分析,可以把故障檢測(cè)排查分四段進(jìn)行:段即位于廠區(qū)內(nèi)的950米三芯電纜,段為10千米的架空鋼芯鋁絞線,第三段為變電站內(nèi)35kV高壓進(jìn)線開關(guān)柜前后的電纜線路,第四段為35kV高壓開關(guān)室內(nèi)設(shè)備。

故障發(fā)生后,值班人員隨即巡視了整個(gè)系統(tǒng)。段位于廠區(qū)內(nèi)且全部在地下管網(wǎng)內(nèi),難以肉眼發(fā)現(xiàn)故障,經(jīng)巡視沿線未發(fā)現(xiàn)施工等行為,管網(wǎng)未遭到破壞,中間接頭處也未發(fā)現(xiàn)明顯燒灼及燒焦氣味;段架空鋼芯鋁絞線,經(jīng)巡視沿線并無斷線掉落接地或其他引起短路等情況;第三段變電站內(nèi),技術(shù)人員打開緊湊的35kV高壓開關(guān)室二段的背板巡視檢查線路,發(fā)現(xiàn)35kV變電站進(jìn)線間隔到35kV高壓開關(guān)室高壓進(jìn)線開關(guān)柜的三根單芯電纜,35kV高壓進(jìn)線開關(guān)柜到35kV/10kV戶外式有載調(diào)壓電力變壓器的三根單芯電纜,35kV高壓進(jìn)線開關(guān)柜到站用變的一根三芯電纜的電纜和各電纜頭完好,未出現(xiàn)接地或擊穿現(xiàn)象;第四段即檢查檢測(cè)35kV高壓開關(guān)室內(nèi)設(shè)備,發(fā)現(xiàn)高壓開關(guān)柜進(jìn)線的三組電流互感器表面及周圍均有燒灼產(chǎn)生的黑灰和少許白色異物,懷疑三組電流互感器同時(shí)擊穿放電,但該情況少見,并不能確定就是該處故障或該處就是唯一故障。電流互感器現(xiàn)場(chǎng)照片如圖3所示:

圖3 巡視時(shí)發(fā)現(xiàn)的電流互感器狀態(tài)照片

為準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)并確定所有故障點(diǎn),必須對(duì)線路及設(shè)備進(jìn)行儀器檢測(cè)。本次檢測(cè)使用ZC-7型絕緣電阻表5000V/5000MΩ和ZGF-60kV/5mA直流高壓發(fā)生器。ZC-7型絕緣電阻表5000V/5000MΩ用于測(cè)量各種變配電所、電纜、變壓器等絕緣電阻,測(cè)量設(shè)備和線路絕緣是否有損壞或短路現(xiàn)象。ZGF-60kV/5mA直流高壓試驗(yàn)器是采用中頻倍壓電路,應(yīng)用新的PWM中頻脈寬調(diào)制技術(shù),閉環(huán)調(diào)整,電壓大反饋。主要適用于電力部門、廠礦企業(yè)動(dòng)力部門、科研單位等對(duì)氧化鋅避雷器、電力電纜、變壓器、開關(guān)等高壓電氣設(shè)備進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)或直流泄露電流試驗(yàn)。測(cè)試數(shù)據(jù)如表1、2、3、4、5所示:

表1 35kV高壓進(jìn)線開關(guān)柜到站用變的三芯電纜絕緣測(cè)試結(jié)果

測(cè)試對(duì)象	測(cè)試數(shù)據(jù)	測(cè)試對(duì)象	測(cè)試數(shù)據(jù)
A相與B相	＞5000MΩ	A相與大地	＞5000MΩ
B相與C相	＞5000MΩ	B相與大地	＞5000MΩ
C相與A相	＞5000MΩ	C相與大地	＞5000 MΩ

表2 35kV高壓進(jìn)線開關(guān)柜到站用變的三芯電纜耐壓測(cè)試結(jié)果

測(cè)試對(duì)象	測(cè)試電壓等級(jí)/kV	耐壓時(shí)間/min	泄露電流量/mA
A相、B相、C相	35	1	0.43
A相、B相、C相	42	1	0.83

表3 35kV變電站進(jìn)線間隔到高壓開關(guān)柜的三根單芯電纜絕緣測(cè)試結(jié)果

測(cè)試對(duì)象	測(cè)試數(shù)據(jù)	測(cè)試對(duì)象	測(cè)試數(shù)據(jù)
A相與B相	＞5000MΩ	A相與大地	＞5 000MΩ
B相與C相	＞5000MΩ	B相與大地	＞5000MΩ
C相與A相	＞5000MΩ	C相與大地	＞5000 MΩ

表4 35kV變電站進(jìn)線間隔到高壓開關(guān)柜的三根單芯電纜耐壓測(cè)試結(jié)果

測(cè)試對(duì)象	測(cè)試電壓等級(jí)/kV	耐壓時(shí)間/min	泄露電流量/mA
A相、B相、C相	35	1	0.02
A相、B相、C相	42	1	0.03

表5 高壓開關(guān)柜進(jìn)線電流互感器絕緣電阻

測(cè)試對(duì)象	測(cè)試數(shù)據(jù)
A相與大地	0MΩ
B相與大地	6MΩ
C相與大地	5 MΩ

根據(jù)以上測(cè)試數(shù)據(jù)可以判定35kV高壓開關(guān)柜到站用變的電纜和35kV變電站進(jìn)線間隔到35kV高壓開關(guān)柜的電纜,檢測(cè)值均符合要求,無異常。35kV高壓開關(guān)柜進(jìn)線的三組電流互感器的絕緣電阻極低,不能使用。

另外,在35kV變電站進(jìn)線間隔處使用ZGF-60kV/5mA直流高壓試驗(yàn)器對(duì)外線路進(jìn)行測(cè)量時(shí)也出現(xiàn)異常,在加壓到1000V時(shí)即出現(xiàn)泄流嚴(yán)重的情況,考慮是由絕緣子或氧化鋅避雷器擊穿放電。

為確定故障點(diǎn)又將紅虎線8號(hào)桿的T接點(diǎn)及2號(hào)桿的電纜與架空線分開,對(duì)紅虎線8號(hào)桿到35kV紅虎臺(tái)支線2#桿的電纜以及2#桿到35kV變電站進(jìn)線間隔的線路分別進(jìn)行了測(cè)量,電纜和線路檢測(cè)值均符合要求,可排除外線故障。測(cè)量數(shù)據(jù)如表6、7所示:

表6 35kV紅虎線8號(hào)桿至35kV紅虎臺(tái)支線2號(hào)桿的三芯電纜絕緣測(cè)試結(jié)果

測(cè)試對(duì)象	測(cè)試數(shù)據(jù)	測(cè)試對(duì)象	測(cè)試數(shù)據(jù)
A相與B相	＞5000MΩ	A相與大地	＞5000MΩ
B相與C相	＞5 000MΩ	B相與大地	＞5000MΩ
C相與A相	＞5000MΩ	C相與大地	＞5000 MΩ

表7 35kV紅虎臺(tái)支線2號(hào)桿至51號(hào)終端桿的架空線耐壓測(cè)試結(jié)果

測(cè)試電壓等級(jí)	A相	B相	C相
35kV	0.135mA	0.140mA	0.131mA
45kV	0.255mA	0.256mA	0.248mA
50kV	0.360mA	0.358 mA	0.328 mA

現(xiàn)可確定故障點(diǎn)僅有高壓開關(guān)柜進(jìn)線電流互感器。該電流互感器型號(hào)為ZZBJ9-35型,電流互感器為環(huán)氧樹脂澆注全封閉產(chǎn)品,適用于額定頻率50Hz或60Hz、額定電壓35kV及以下的電力系統(tǒng)中,作電能計(jì)量、電流測(cè)量和繼電保護(hù)用。全封閉式柱式結(jié)構(gòu),耐污染及潮濕,尺寸小,重量輕,適用于任何位置、任意方向安裝。符合IECl85及GBl208-2006《電流互感器》標(biāo)準(zhǔn)。

采購更換3組高壓開關(guān)柜進(jìn)線的電流互感器及損壞的絕緣隔板等附件,并對(duì)高壓開關(guān)柜內(nèi)器件進(jìn)行除污清潔等后通電運(yùn)行正常,故障排除。

3故障原因

此次出現(xiàn)三組電流互感器同時(shí)擊穿,引起線路同時(shí)三相過流的情況,相當(dāng)少見。雖意外,但也不是沒有先兆。

本35kV變電站位于四川盆地,根據(jù)成都市氣象臺(tái)(站)的歷年氣象資料,其主要的氣象數(shù)據(jù)如表8所示:

表8 成都市氣象臺(tái)(站)的氣象數(shù)據(jù)

項(xiàng)目	參數(shù)值	項(xiàng)目	參數(shù)值
平均氣溫/℃	15.9	大積雪深度/cm	9.0
氣溫/℃	-5.4	積雪日	0.3
氣溫/℃	38.1	年平均降雨日數(shù)	125.0
年平均相對(duì)濕度/%	82.0	平均霧日	42.4
年大相對(duì)濕度/%	90.0	多霧日	101
年小相對(duì)濕度/%	77.0	平均雷暴日	26.2
年平均降水量/mm	1012.4	多雷暴日	42
日大降水量/mm	178.3	平均降霜日	20.6
年均蒸發(fā)量/mm	1139	多降霜日	25.0

從表8可以看出,本地氣候溫和,雨量充沛,降雨主要集中在夏、秋季,冬天降雨很少,但空氣潮濕多霧,每次霧持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)且含水量較大。電流互感器又位于2008年汶川大地震后搶建的臨時(shí)板房建筑內(nèi),距今箱體變電站運(yùn)行已有10年多。根據(jù)系統(tǒng)以往故障情況總結(jié),由于箱體房空間狹窄,通風(fēng)通氣性差,造成濕氣聚集無法消散,且無檢修空間,對(duì)于設(shè)備運(yùn)行情況的變化也無法及時(shí)發(fā)現(xiàn),雖有空調(diào)、除濕器等除濕設(shè)備,但因本地氣候濕潤(rùn),及房屋結(jié)構(gòu)限制,效果并不佳,柜內(nèi)潮氣濕度一直較高,長(zhǎng)期存在凝露現(xiàn)象。此高壓開關(guān)柜進(jìn)線電流互感器也運(yùn)行了數(shù)年,絕緣性能降低,加上潮氣和凝露,終造成三組電流互感器均發(fā)生高壓擊穿故障。

為徹底解決設(shè)備環(huán)境潮濕、設(shè)備巡視檢修困難的問題,現(xiàn)正在加緊改造整個(gè)變電站的建筑,建設(shè)長(zhǎng)41米、寬21.5米,高7.5/10.5米,建筑體積約119258立方米框架式設(shè)備房,并按現(xiàn)有的設(shè)備布局而分設(shè)有1#主變壓器室、2#主變壓器室、二次設(shè)備室、35kV配電室、10kV配電室、10kV變壓器室、設(shè)備房間等,設(shè)備用房建成后將拆除現(xiàn)有的窄小的設(shè)備用活動(dòng)板房,拆除原地板,使變電站設(shè)備間空間加大,便于通風(fēng)散氣,減少設(shè)備的潮濕度,高壓設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境,有效解決影響高壓設(shè)備安全運(yùn)行的潮濕及通風(fēng)不好的問題,擴(kuò)大運(yùn)行維護(hù)空間,降低系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。（EDN）

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