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摘要: 在变电运行当中,经常会发生各种异常现象和事故,科学正确及时处理是变电站运行值班人员一项重要的基本职责,尤其要在由于人为因素或是其它不可预测的原因造成事故时能够正确及时地进行处理,对于减少停电范围,降低企业损失具有重大意义。主要从跳闸故障和非跳闸故障两方面浅谈变电运行故障处理。
关键词: 变电运行;故障;处理方法
中图分类号:TM7文献标识码:A文章编号:1671-7597(2010)0910125-02
变电运行中经常发生设备故障和系统故障,设备故障可能发展为系统故障,影响整个系统的稳定性,而系统故障又能使某些设备损坏。因此,变电所一旦发生故障,运行值班人员应尽快做出正确的判断,判断出发生故障的设备、故障的范围、故障的性质以及故障产生的原因,同时及早汇报现场情况,按照调度命令进行处理。而要正确实施这一过程,离不开对电气设备故障的巡视检查。
1 非跳闸故障
变电所常见的非跳闸故障主要有系统接地、PT保险熔断、谐振、断线等故障。在不直接接地和经消弧线圈接地的小电流接地系统中,发生这四种故障时,中央信号都会发出“10kV系统接地”光字牌。这是因为在小电流接地系统的母线PT辅助线圈的开口三角接有电压继电器,系统三相平衡运行时开口三角电压近于零。当发生系统接地、PT高压保险熔断、铁磁谐振、系统断线时,三相电压发生不平衡:当开口三角电压达到整定值时,电压继电器动作,发接地信号。因此,仅以光字牌还不能断定故障的性质,还应结合其他现象来判断。当有一相或两相电压为零,其他两相或一相为相电压者为PT高压保险熔断:当有一相降低或为零,另两相超过相电压而小于等于线电压者为接地:当有一相降低,两相升高达到线电压或三相都超过相电压且有摆动者为谐振:当有一相升高,另两相降低时为线路断线。针对不同故障应采取不同处理方法。判断接地要巡视设备;判断PT保险熔断要测取PT二次电压,以判定是否是高压或低压保险熔断;判断为谐振,就要通过瞬间改变设备的运行方式来消除谐振,比如用瞬时并列或解列、瞬时拉合空载线路的开关等方法:如果判断为线路断线则立即汇报调度,及时巡线处理。总之,巡检设备对事故性质的判断是正确处理事故的第一步。
2 跳闸故障
2.1 10kV线路跳闸
线路跳闸后,应检查保护动作情况,检查故障线路检查范围从线路CT至线路出口。若没有异常再重点检查跳闸开关,检查消弧线圈状况,检查三相拐臂和开关位置指示器:如开关为电磁机构,还要检查开关动力保险接触是否良好,如为弹簧机构要检查弹簧储能是否正常,如为液压机构要检查压力是否正常。检查所有项目均无异常方能强送(强送前要检查保护掉牌是否已复归)。有一个较典型案例:某变电所10kV机场线路开关跳闸,重合闸动作,重合不成功。经检查保护动作情况,发现10kV机场线零序11段保护动作,值班人员在检查设备时只是检查了开关的油色、油位,发现开关B相油黑,但值班人员没有查看开关动力保险(开关为电磁机构),又在没有复归保护掉牌的情况下对线路进行强送电。由于开关动力保险一相熔断,强送电时又没有检查表计,当开关合闸时警铃、警报响,绿灯闪光。检查保护为10kV机场线零序段保护动作(上一次动作未复归),值班人员误判断为线路故障,向调度汇报为强送不成功:而实际为瞬时故障,原因是10kV机场线156号杆B相绝缘子串上有鸟粪,造成第一片、第七片绝缘子表面闪络。调度按线路永久故障处理,派人巡线,结果造成2个变电所停电达4h。
2.2 主变低压侧开关跳闸
主变低压开关跳闸有三种情况:母线故障、越级跳闸(保护拒动和开关拒动)、开关误动。具体是哪一种情况要通过对二次侧和一次设备检查来分析判断。当主变(一般为三卷变)低压侧过流保护动作,可通过检查保护动作情况和对所内设备的检查进行初步的判断。检查保护时,不仅要检查主变的保护还要检查线路的保护。
2.2.1 只有主变低压侧过流保护动作
首先,应排除主变低压侧开关误动和线路故障开关拒动这两种故障。那么,到底是母线故障还是线路故障因保护拒动而越级呢?要通过对设备的检查进行判断。检查二次设备时,重点检查所有设备的保护压板是否有漏投的:检查线路开关操作直流保险是否有熔断的。检查一次设备,重点检查所内的主变低压侧过流保护区,即从主变低压侧主CT至母线,至所有母线连接的设备,再至线路出口。
2.2.2 主变低压侧过流保护动作同时伴有线路保护动作
主变保护和线路保护同时动作,线路开关又没有跳闸,通常断定是线路故障。因此,在巡视设备时,除对故障线路CT至线路出口重点检查外,还要对线路进行检查。只有确认主变低压侧CT至线路CT无异常,方可判断为线路故障开关拒动。开关拒动故障的处理较为简单,隔离故障点,拉开拒动开关的两侧刀闸,恢复其他设备送电。
2.2.3 没有保护掉牌
若主变低压开关跳闸,但没有线路及主变保护掉牌,须检查设备故障是因保护动作而没发信号,还是因直流发生两点接地使开关跳闸,或者是开关自由脱扣。如果是线路保护未动作,主变保护有掉牌动作信号,判断为线路保护拒动,主变低压过流保护动作,处理较为复杂,离开主变低压母线上所有出线开关,试送主变低压开关,再依次合上线路开关,直至再次主变低压保护动作跳闸,找出拒动线路保护方可。如果是直流的发生两点接地或开关自由脱扣,则另按规程处理。
2.3 主变三侧开关跳闸
主变三侧开关跳闸原因:
1)主变内部故障;
2)主变差动区故障;
3)主变低压侧母线故障因故障侧主开关拒动或低压侧过流保护拒动而造成越级;
4)主变低压侧母线所连接线路发生故障,因本线路保护拒动或是保护动作而开关拒动,同时主变低压侧过流保护拒动或是主开关拒动造成二级越级。具体故障原因应通过对保护掉牌和一次设备进行检查来分析判断。
2.3.1 瓦斯保护动作
如果瓦斯保护动作,可以断定是变压器内部发生故障或二次回路故障,重点检查变压器本身有无着火、变形;检查压力释放阀是否动作、喷油;检查呼吸器是否喷油;检查二次回路有无短路、接地等。
2.3.2 差动保护动作
如果是差动保护动作,一次设备的检查范围为主变三侧主CT间(差动区),包括主变压器。差动保护能反映主变内部线圈匝间、相间短路(如果是内部故障,还常伴有轻瓦斯或重瓦斯保护动作),因此,当差动保护动作后,应对主变做细致检查,包括油色、油位、瓦斯继电器、套管等。如果瓦斯继电器内有气体还要取气,根据气体的颜色及可燃性判断故障性质:如果检查结果是主变和差动区都无异常,可以判断为保护误动。
2.3.3 主变高压侧复合电压闭锁过流保护动作
主变高压侧复合电压闭锁过流保护动作这点分析很复杂,因这与主变低压侧保护配置有直接关系,也与变压器运行方式相关。一般来说,保护配置有两种情况:
主变低压侧配有独立的过流保护(三卷变);
主变低压侧和高压侧共用一套保护(两卷变)。下面以双台110kV主变的110kV、35kV侧并列运行,10kV侧分列运行,主变110kV、35kV、10kV侧都有独立的复合电压闭锁过流保护的系统来分析。当某一台主变三侧(110kV、35kV、10kV)发生跳闸,检查保护动作情况,假设下列几种情况:
1)主变110kV侧复合电压闭锁过流保护动作,其它保护均没动作。此时,要对主变的二次设备进行全面的检查,检查主变差动、重瓦斯保护压板、10kV过流保护压板是否漏投,检查主变10kV侧开关操作直流是否良好。一般情况下,主变110kV侧复合电压闭锁过流保护动作有如下原因:
① 主变内部或差动区故障,瓦斯、差动保护拒动;
② 10kV一段母线故障,主变10kV侧过流保护拒动越级至主变;
③ 10kV线路故障,线路保护拒动、主变10kV侧过流保护拒动越级至主变。可以排除的是35kV母线故障(并列运行如果因保护拒动越级则两主变都跳闸)。分析保护动作原因后,有针对性的巡视检查设备,范围是主变110kV主CT至10kV一段母线至一段母线所连接各线路出口,即主变110kV侧过流保护的所有保护都应检查。
2)主变110kV侧复合电压闭销过流保护动作,同时主变10kV侧过流保护动作。主变10kV侧过流保护动作而10kV侧开关没有跳闸,可判断为10kV一段母线故障开关拒动或线路故障保护拒动越级,又因主变10kV侧主开关拒动而越级至主变110kV侧。此种现象的一次设备重点检查范围为主变10kV主CT至10kV一段母线,至一段母线所连接各线路出口。二次设备重点检查10kV一段母线连接各线路的保护压板是否有漏投或接触不良,检查是否有控制回路断线而造成保护拒动。
3)主变110kV侧复合电压闭锁过流保护动作,同时伴有线路速断保护动作或速断、过流均动作。这可以判断为10kV线路故障,保护动作,故障线路开关拒动越级至主变10kV侧,同时因主变10kV侧过流保护拒动而越级至主变110kV侧。此现象使得故障检查范围缩小。对于一次设备,重点检查发生保护动作线路CT至线路出口:对于二次设备,重点检查主变10kV侧过流保护压板是否漏投或接触不良,或开关直流保险熔断、接触不良。
3 结束语
在电力系统运行中,变电运行是电网运行管理,倒闸操作和事故处理的执行机构。每个运行值班员是保证电网安全、稳定和经济运行的执行者。在电网运行维护中,任何不规范的行为都有可能影响电网的安全、稳定运行,甚至造成重大事故,如果电力运行值班员在进行倒闸操作走错位或误分、合刀闸。将会给家庭、企业和社会带来不可估量的经济损失和政治影响,因为电力系统的安全运行很大程度取决于能否把握好运行工作的安全关。而变电站作为电力系统的骨架,一旦发生故障,轻者影响对用户的正常供电及设备的损坏;重则导致电力系统振荡或瓦解,造成大面积停电,对国民经济建设和人民生命财产构成严重威胁。因此,变电站一旦发生故障,运行值班人员应尽快做出正确的判断,判明故障的设备、故障的范围、性质,先恢复无故障设备的运行,再检查、处理故障设备,保证系统的正常运行。
参考文献:
[1]刘国中、张勇军、李哲等,基于CREAM追溯法的变电运行人因失效分析[J].中国电力,2007,40(5):85～89.
[2]鲍晓峰、董博武、黄北刚,变电站倒闸操作与事故处理[M].北京:中国电力出版社,2008.
[3]姚金福、王开成、刘颖,变电运行故障处理中的巡视检查[J].黑龙江电力,2005(3).
[4]许丰博,防止变电运行事故的对策[J].电力安全技术,2005(8).
关键词: 变电运行;故障;处理方法
中图分类号:TM7文献标识码:A文章编号:1671-7597(2010)0910125-02
变电运行中经常发生设备故障和系统故障,设备故障可能发展为系统故障,影响整个系统的稳定性,而系统故障又能使某些设备损坏。因此,变电所一旦发生故障,运行值班人员应尽快做出正确的判断,判断出发生故障的设备、故障的范围、故障的性质以及故障产生的原因,同时及早汇报现场情况,按照调度命令进行处理。而要正确实施这一过程,离不开对电气设备故障的巡视检查。
1 非跳闸故障
变电所常见的非跳闸故障主要有系统接地、PT保险熔断、谐振、断线等故障。在不直接接地和经消弧线圈接地的小电流接地系统中,发生这四种故障时,中央信号都会发出“10kV系统接地”光字牌。这是因为在小电流接地系统的母线PT辅助线圈的开口三角接有电压继电器,系统三相平衡运行时开口三角电压近于零。当发生系统接地、PT高压保险熔断、铁磁谐振、系统断线时,三相电压发生不平衡:当开口三角电压达到整定值时,电压继电器动作,发接地信号。因此,仅以光字牌还不能断定故障的性质,还应结合其他现象来判断。当有一相或两相电压为零,其他两相或一相为相电压者为PT高压保险熔断:当有一相降低或为零,另两相超过相电压而小于等于线电压者为接地:当有一相降低,两相升高达到线电压或三相都超过相电压且有摆动者为谐振:当有一相升高,另两相降低时为线路断线。针对不同故障应采取不同处理方法。判断接地要巡视设备;判断PT保险熔断要测取PT二次电压,以判定是否是高压或低压保险熔断;判断为谐振,就要通过瞬间改变设备的运行方式来消除谐振,比如用瞬时并列或解列、瞬时拉合空载线路的开关等方法:如果判断为线路断线则立即汇报调度,及时巡线处理。总之,巡检设备对事故性质的判断是正确处理事故的第一步。
2 跳闸故障
2.1 10kV线路跳闸
线路跳闸后,应检查保护动作情况,检查故障线路检查范围从线路CT至线路出口。若没有异常再重点检查跳闸开关,检查消弧线圈状况,检查三相拐臂和开关位置指示器:如开关为电磁机构,还要检查开关动力保险接触是否良好,如为弹簧机构要检查弹簧储能是否正常,如为液压机构要检查压力是否正常。检查所有项目均无异常方能强送(强送前要检查保护掉牌是否已复归)。有一个较典型案例:某变电所10kV机场线路开关跳闸,重合闸动作,重合不成功。经检查保护动作情况,发现10kV机场线零序11段保护动作,值班人员在检查设备时只是检查了开关的油色、油位,发现开关B相油黑,但值班人员没有查看开关动力保险(开关为电磁机构),又在没有复归保护掉牌的情况下对线路进行强送电。由于开关动力保险一相熔断,强送电时又没有检查表计,当开关合闸时警铃、警报响,绿灯闪光。检查保护为10kV机场线零序段保护动作(上一次动作未复归),值班人员误判断为线路故障,向调度汇报为强送不成功:而实际为瞬时故障,原因是10kV机场线156号杆B相绝缘子串上有鸟粪,造成第一片、第七片绝缘子表面闪络。调度按线路永久故障处理,派人巡线,结果造成2个变电所停电达4h。
2.2 主变低压侧开关跳闸
主变低压开关跳闸有三种情况:母线故障、越级跳闸(保护拒动和开关拒动)、开关误动。具体是哪一种情况要通过对二次侧和一次设备检查来分析判断。当主变(一般为三卷变)低压侧过流保护动作,可通过检查保护动作情况和对所内设备的检查进行初步的判断。检查保护时,不仅要检查主变的保护还要检查线路的保护。
2.2.1 只有主变低压侧过流保护动作
首先,应排除主变低压侧开关误动和线路故障开关拒动这两种故障。那么,到底是母线故障还是线路故障因保护拒动而越级呢?要通过对设备的检查进行判断。检查二次设备时,重点检查所有设备的保护压板是否有漏投的:检查线路开关操作直流保险是否有熔断的。检查一次设备,重点检查所内的主变低压侧过流保护区,即从主变低压侧主CT至母线,至所有母线连接的设备,再至线路出口。
2.2.2 主变低压侧过流保护动作同时伴有线路保护动作
主变保护和线路保护同时动作,线路开关又没有跳闸,通常断定是线路故障。因此,在巡视设备时,除对故障线路CT至线路出口重点检查外,还要对线路进行检查。只有确认主变低压侧CT至线路CT无异常,方可判断为线路故障开关拒动。开关拒动故障的处理较为简单,隔离故障点,拉开拒动开关的两侧刀闸,恢复其他设备送电。
2.2.3 没有保护掉牌
若主变低压开关跳闸,但没有线路及主变保护掉牌,须检查设备故障是因保护动作而没发信号,还是因直流发生两点接地使开关跳闸,或者是开关自由脱扣。如果是线路保护未动作,主变保护有掉牌动作信号,判断为线路保护拒动,主变低压过流保护动作,处理较为复杂,离开主变低压母线上所有出线开关,试送主变低压开关,再依次合上线路开关,直至再次主变低压保护动作跳闸,找出拒动线路保护方可。如果是直流的发生两点接地或开关自由脱扣,则另按规程处理。
2.3 主变三侧开关跳闸
主变三侧开关跳闸原因:
1)主变内部故障;
2)主变差动区故障;
3)主变低压侧母线故障因故障侧主开关拒动或低压侧过流保护拒动而造成越级;
4)主变低压侧母线所连接线路发生故障,因本线路保护拒动或是保护动作而开关拒动,同时主变低压侧过流保护拒动或是主开关拒动造成二级越级。具体故障原因应通过对保护掉牌和一次设备进行检查来分析判断。
2.3.1 瓦斯保护动作
如果瓦斯保护动作,可以断定是变压器内部发生故障或二次回路故障,重点检查变压器本身有无着火、变形;检查压力释放阀是否动作、喷油;检查呼吸器是否喷油;检查二次回路有无短路、接地等。
2.3.2 差动保护动作
如果是差动保护动作,一次设备的检查范围为主变三侧主CT间(差动区),包括主变压器。差动保护能反映主变内部线圈匝间、相间短路(如果是内部故障,还常伴有轻瓦斯或重瓦斯保护动作),因此,当差动保护动作后,应对主变做细致检查,包括油色、油位、瓦斯继电器、套管等。如果瓦斯继电器内有气体还要取气,根据气体的颜色及可燃性判断故障性质:如果检查结果是主变和差动区都无异常,可以判断为保护误动。
2.3.3 主变高压侧复合电压闭锁过流保护动作
主变高压侧复合电压闭锁过流保护动作这点分析很复杂,因这与主变低压侧保护配置有直接关系,也与变压器运行方式相关。一般来说,保护配置有两种情况:
主变低压侧配有独立的过流保护(三卷变);
主变低压侧和高压侧共用一套保护(两卷变)。下面以双台110kV主变的110kV、35kV侧并列运行,10kV侧分列运行,主变110kV、35kV、10kV侧都有独立的复合电压闭锁过流保护的系统来分析。当某一台主变三侧(110kV、35kV、10kV)发生跳闸,检查保护动作情况,假设下列几种情况:
1)主变110kV侧复合电压闭锁过流保护动作,其它保护均没动作。此时,要对主变的二次设备进行全面的检查,检查主变差动、重瓦斯保护压板、10kV过流保护压板是否漏投,检查主变10kV侧开关操作直流是否良好。一般情况下,主变110kV侧复合电压闭锁过流保护动作有如下原因:
① 主变内部或差动区故障,瓦斯、差动保护拒动;
② 10kV一段母线故障,主变10kV侧过流保护拒动越级至主变;
③ 10kV线路故障,线路保护拒动、主变10kV侧过流保护拒动越级至主变。可以排除的是35kV母线故障(并列运行如果因保护拒动越级则两主变都跳闸)。分析保护动作原因后,有针对性的巡视检查设备,范围是主变110kV主CT至10kV一段母线至一段母线所连接各线路出口,即主变110kV侧过流保护的所有保护都应检查。
2)主变110kV侧复合电压闭销过流保护动作,同时主变10kV侧过流保护动作。主变10kV侧过流保护动作而10kV侧开关没有跳闸,可判断为10kV一段母线故障开关拒动或线路故障保护拒动越级,又因主变10kV侧主开关拒动而越级至主变110kV侧。此种现象的一次设备重点检查范围为主变10kV主CT至10kV一段母线,至一段母线所连接各线路出口。二次设备重点检查10kV一段母线连接各线路的保护压板是否有漏投或接触不良,检查是否有控制回路断线而造成保护拒动。
3)主变110kV侧复合电压闭锁过流保护动作,同时伴有线路速断保护动作或速断、过流均动作。这可以判断为10kV线路故障,保护动作,故障线路开关拒动越级至主变10kV侧,同时因主变10kV侧过流保护拒动而越级至主变110kV侧。此现象使得故障检查范围缩小。对于一次设备,重点检查发生保护动作线路CT至线路出口:对于二次设备,重点检查主变10kV侧过流保护压板是否漏投或接触不良,或开关直流保险熔断、接触不良。
3 结束语
在电力系统运行中,变电运行是电网运行管理,倒闸操作和事故处理的执行机构。每个运行值班员是保证电网安全、稳定和经济运行的执行者。在电网运行维护中,任何不规范的行为都有可能影响电网的安全、稳定运行,甚至造成重大事故,如果电力运行值班员在进行倒闸操作走错位或误分、合刀闸。将会给家庭、企业和社会带来不可估量的经济损失和政治影响,因为电力系统的安全运行很大程度取决于能否把握好运行工作的安全关。而变电站作为电力系统的骨架,一旦发生故障,轻者影响对用户的正常供电及设备的损坏;重则导致电力系统振荡或瓦解,造成大面积停电,对国民经济建设和人民生命财产构成严重威胁。因此,变电站一旦发生故障,运行值班人员应尽快做出正确的判断,判明故障的设备、故障的范围、性质,先恢复无故障设备的运行,再检查、处理故障设备,保证系统的正常运行。
参考文献:
[1]刘国中、张勇军、李哲等,基于CREAM追溯法的变电运行人因失效分析[J].中国电力,2007,40(5):85～89.
[2]鲍晓峰、董博武、黄北刚,变电站倒闸操作与事故处理[M].北京:中国电力出版社,2008.
[3]姚金福、王开成、刘颖,变电运行故障处理中的巡视检查[J].黑龙江电力,2005(3).
[4]许丰博,防止变电运行事故的对策[J].电力安全技术,2005(8).