浅析35kV线路故障处理

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  摘 要:电力设备和电力系统,在运行中常常会发生各种异常现象或事故。熟悉电气设备事故处理的方法对值班人员来说十分重要,因为这不仅是靠经验积累而成,还需要不断学习有关规程,了解电气设备的技术性能。值班人员应经常开展事故预想、安全活动讨论等多种形式的活动,增强对事故处理方法的认识,使真正发生事故时做到头脑清醒,在当值运行值班长的统一领导下有条不紊地进行,提高事故处理的效率。正确及时地处理,能够将损失降到最低程度,同时也是变电所运行值班人员一项重要的基本职责和技能。本文整理归纳了变电站常见故障,以及事故处理流程,并结合一条35kV条线路故障,从线路故障、开关拒动、线路保护拒动方面进行分析。
  关键词:变电站;事故处理;线路故障;开关拒动;保护拒动
  1、引言
  作为电力系统的重要组成部分,变电站担负着电力能源的变换、分配等作用,变电站的安全运行对整个电力系统的安全运行、用户的可靠供电起着至关重要的作用,变电站内的运行值班人员及电力调度人员,在运行中常常会遇到各种异常现象或事故,正确及时地处理,是变电站运行值班人员一项重要的基本职责和技能。
  2、事故分析的意义
  电力行业是一个高危险的行业,由于设计、制造、调度、操作、检修等环节造成的质量不佳、维护不当、操作错误、管理不善以及外界不可抗力的破坏所造成的人身、设备、电网事故时有发生,而且随着电力生产规模的扩大,事故所带来的危害和损失更加巨大,因此,事故分析对保证电力安全生产具有非常重要的意义。而35kV线路故障作为变电站发生几率最高的故障,更是重中之重。
  事故分析能够帮助运行值班人员准确的查明事故发生的原因,及时进行处理,缩小停电范围。熟悉电气设备故障快速处理的方法是运维人员的基本职责和技能。这不仅是靠经验积累而成,还需要不断学习有关规程,了解电气设备的技术性能。变电站运维人员应定期整理故障的档案,并集中讨论故障的处理步骤的正确与否,结合故障预想进行反故障演习等培训工作,进行安全教育,提高值班人员处理故障的能力及效率。
  3、35kV线路故障
  3.1正常故障
  在变电站的运行过程中,不可避免地会出现故障。尽管故障出现的几率很小,持续的时间也不长,但产生的后果却往往十分严重。电力系统发生故障时,运行状态将急剧变化。轻则造成电流增大,电压下降,危及设备安全使系统无法正常运行;重则将导致电力系统对用户的正常供电局部甚至全部遭到破坏。
  输电线路是电力系统的动脉,其运行状态直接决定电力系统的安全和效益。根据故障情况,线路故障一般分以下几种:
  1)断路故障:是指线路的某一个回路非正常断开,使电流不能正常的在回路中流通的故障。
  2)短路故障:指的是线路中不同电位的两点被导体短接起来,造成线路不能正常工作的故障。
  3)接地故障:是指线路中某点非正常接地所形成的故障。接地故障有单相接地、两相接地和三相接地故障;对于中性点不接地系统的单相接地来讲,实际上构成了单相短路故障,从而造成电气绝缘击穿故障等。
  线路发生故障时,若开关保护等设备完好,保护正常动作,则开关跳闸,切除故障;若出现开关拒动、保护拒动情况,则会引起上级电源跳闸,扩大事故范围,造成严重后果。
  3.2开关拒动[1][2]
  开关受机械与电气因素的影响,经常会出现一些拒合、拒分的问题这两种现象也被称之为开关拒动。一旦出现拒合、拒分的现象,那么其后果将不堪设想,严重的情况下可引起大范围内的联锁停电,给社会的正常运行及人们的生活带来不便,甚至是危害。虽然从客观上来说,开关拒动是无法避免的,但我们可以将开关的拒动次数大幅度的减少,并且尽量在出现故障前发现开关的异常,并根据其原因将其解决。
  开关的拒动故障一般有两种:据分、据合故障。这两种故障中,拒分故障是最为严重的,因其会导致越级跳闸从而引起系统故障,扩大事故的范围。总的来说,造成开关拒动的主要原因有机械原因和电气原因。
  3.2.1机械方面原因
  機械方面的故障主要是由于其在生产制造、安装调试、检修等环节引发。而其中占大多数故障原因的是由于操动机构及其传动系统机械故障而引起的开关拒动。为分析和解决这类问题,需要重点对以下几个方面进行检查:
  1)对开关本体相关结构进行检查,看是否是传动机构故障导致拒动;
  2)对开关储能压力进行检查,看是否是因为弹簧或气压压力低而导致跳闸;
  3)跳闸回路也需要进行检查,如若跳闸回路状态良好那便能证明其不是跳闸回路的问题,而是机械故障。
  3.2.2电气方面原因
  这方面是开关发生拒分或拒合现象的主要原因,主要是由于电气的控制以及辅助回路出现故障而导致了开关拒动故障。而其中具体可以分为两类故障,第一种是人工操作不当而导致的故障,有二次接线故障、操作电源故障等;第二种为设备自身故障,如分合闸线圈烧损、熔丝烧断以及分闸回路电阻烧毁等。其中主要的原因体现在以下几个方面:
  1)控制回路熔断器因熔断而导致了其跟各个元件出现接触不良的现象;
  2)液压机构的压力不断降低而使得跳闸回路被关闭,使分闸控制系统无法动作;
  3)开关气体压力偏低,导致操作回路闭锁,使得开关拒动;
  4)跳闸线圈故障。
  例如今年甘肃6.18嘉峪关、酒泉地区停电事件的原因就是保护控制直流电源失电导致主变中压侧后备保护动作,使得110kV两段母线失压。
  3.2.3解决措施
  当开关发生拒动时,运行人员应根据灯光指示,首先判定跳闸回路是否完好,如果指示灯不亮则说明跳闸回路可能存在不通的情况,此时应先从电源开始排查可能发生的故障:熔丝是否完好呈接触不良;转换开关的触点是否接触不良;防跳继电器的保持线圈是否断线;操作回路是否发生断线;机械辅助接点是否导通;跳闸线圈是否损坏等。   除了考虑电气方面的原因,还要考虑机械方面的原因。比如开关操作连杆出现松动、开关合闸后电压过高影响设备正常运行等都会引起开关的拒动故障。
  往往在事故情况下,如继电保护装置动作或手动、远方拉闸开关均拒分时,有可能引起重要设备损坏,值班员应立即拉开上一级开关,然后到故障开关处用机械分闸装置来遮断开关,倘若机械分闸装置不能断开开关时,应迅速断开故障开关两侧隔离开关,将故障开关隔离,恢复运行方式,待查明原因再进行处理。
  3.3保护拒动[3]
  3.3.1保护拒动原因
  保护拒动的原因主要有以下几种。
  (1)保护定值整定有误。这有两方面的原因:一是保护整定计算人员由于工作失误造成的;二是现场进行定值整定时出现工作失误造成的。这种错误可以在几点保护巡视过程中或保护的定期检验中发现,并给予纠正。
  (2)二次保护回路不正确。一是原始保护回路设计错误或不合理。二是技改过程中,专业技术人员对保护技改回路考虑不周,产生寄生回路,造成误动或拒动。
  (3)人为因素造成保护不正确动作。这是偶尔因素,如现场运行人员忘记投入或误投入跳闸压板;专业人员误动;保护校验过程中忘记解除相关运行跳闸回路或误接线等。
  3.3.2解决措施
  当线路发生故障、保护拒动时,将失去上级电源,导致母线失电。仅仅从保护装置动作情况及事故特征来看,很难判断出故障发生在哪条线路上。因此,一般采用“试送法”,即断开失压母线上连接的所有开关,其次对失压母线进行充电,充电正常后,对线路逐条进行合闸试验,当合闸到故障线路时,后备保护再次动作,由此可判断出该线路为故障线路,隔离该线路后,恢复其他线路送电。但试送法耗时长,程序复杂,而且在合闸试验中使得开关、闸刀等设备再次承受故障电流的冲击,对设备有一定的损伤。因此,可以再故障发生后,收集线路对侧保护动作情况,判断出大致故障线路,减少停电时间。
  保护拒动主要是设备以及二次回路等问题导致,因此,应从这几个方面着手来解决问题。
  (1)提高保护校验质量。首先在设备投运时要严把质量关,保证设备正常运行,二次回路接线及整定值等正确无误;其次继电保护的校验周期及校验项目要严格按照规定执行,继电保护的校验不得超期;在检验过程中要全面、认真、细心,遇到任何问题或疑问均要彻底的解决和搞清楚,决不能放过任何异议。
  (2)加强专技术管理。对继电保护二次图纸要健全,尽量保证纸质和电子同时存档;坚决做到现场实际与保护二次图纸相一致。保护的检验报告要健全,对在校验过程中遇到的问题及解决的办法要加以整理。
  此外,直流电源失电也会造成保护拒动。
  3.4事故处理步骤
  变电站值班人员必须要熟悉站内设备及运行方式,了解事故处理原则,明确事故处理目的。平时要经常进行事故预想和反事故演习,不断提高自身的专业技能和业务水平。
  事故处理流程图如下图所示。
  事故处理方法主要有以下步骤:
  (1)汇报调度。变电站发生事故第一时间汇报调度:时间、开关动作情况、光子牌的信号及保护大致动作情况。
  (2)收集事故信息。控制室内事故发生的时间、开关跳闸信号、控制屏光子牌信号、控制屏表计信号。继保室内对相关保护进行检查,收集保护及自动装置动作信号、信号继电器掉牌情况、微机保护动作报告、故障录波器动作报告等。
  (3)事故初步判断。根据事故音响,开关跳闸情况,保护动作情况及光子牌信号,表计变化情况等现象判断事故发生范围及故障类型:母线故障、主变故障、线路故障三大类;根据动作保护的工作原理、保护动作报告来判断故障性质、类型。根据动作保护的整定动作时间长短,是属于设备后备保护、快速保护来判断其他快速保护有无拒动可能,开关有无越级跳闸,故障点是否在保护死区范围;根据保护与开关之间的关系判断开关有无拒动;根据系统有无波动,现场设备有无故障,故障录波波形有无异常情况动作,保护本身的动作报告有无故障信息及其它保护有无启动等情况来判断是否保护误动;根据事故前出现的某些异常现象来判断故障点;系统原因还是本变电站内设备故障造成的判断。
  (4)事故现场设备的检查。检查人员要做好必要的安全防护;根据对事故分析判断,有侧重点的進行一些设备的检查;对一些因开关拒动,保护拒动设备,除对相应动作保护范围进行检查外,还应作进一步检查,确定原因;对保护范围内设备检查中没有发现明显故障的,不能盲目判断本站设备正常,有可能保护动作或是其他原因造成的;对事故可能引起的未停电设备的异常情况也要及时进行检查,防止因未及时对异常情况进行处理,造成事故的扩大。
  (5)综合汇报。变电站值班人员根据对一、二次设备的全面检查后,把故障时间、故障距离、类型、故障电流、故障点、一次设备情况及保护动作情况向调度进行详细汇报。同时记录各种簿册,并汇报有关部门。
  (6)事故处理。在调度指令下对有关故障设备进行倒闸操作,隔离故障点,恢复送电。
  4、事故分析
  4.1案例分析
  某变电站接线图如下图所示,一条35kV线路发生跳闸故障。事故时该线路在35kV正二母运行,主变35kV送35kV正二母运行。事故发生后,经检查,一二次设备均未发现明显异常。
  图2 事故前接线方式
  经仔细检查故障录波仪打印报告及故障录波仪,发现本次故障最初为C相单相故障,UC跌至23V,3U0升至62V,AB相电压趋于90V,此时5号接地变3I0为11A(二次),折合一次电流1100A左右(600/5),零流启动,所以G灯亮正确;经过约50ms后故障发展成BC相间短路接地故障,故障电流为24A、19A,然后经一个周波,演变成三相短路故障,I0,U0消失,主变35KV电流A、B、C三相电流分别达到25A、26A、25A左右,折合一次电流为9800,10800,9800,与保护装置报告一致,35kV正二母电压跌至为25V、13V、13V;经56ms后,开关跳闸,电压恢复正常,从C相接地到切除故障,整个用时112ms。由于该条线路无重合闸补救措施,重合闸未动作,与保护信号灯,out101,out102核对一致,保护动作正确,当值人员检查站内设备均正常,初步判断为站外故障。   图3 事故故障录波波形图
  4.2事故防范措施
  高压断电事故会给社会和人们带来直接的损失甚至伤害,需要我们加强防范措施,在分析了线路故障的原因后,我们应该采取对应措施,从源头上排除故障发生的可能性,保证变电站的正常运行。
  运行值班人员除了保证日常巡视、强化设备管理,还应采取以下措施降低故障发生的次数。
  (1)应加强对变电所值班人员的业务知识的学习和培训,组织人员进行案例研究和分析,找出问题和差距,不断改正,逐渐的让值班人员都能熟练地掌握和运用对异常情况和事故的分析、判断以及及时处理的能力,加强对反事故处理、事故预想等的学习和经验总结,不断的吸收和处理事故的总结,相互总结经验和教训,避免相同的人为事故的发生。
  (2)对开关要严格管理,对事故跳闸的开关不要在没有查明原因的情况下,就命令送电,这样对人员和设备都不好,而且可能扩大事故的影响范围,要将非正常原因跳闸的开关停运,及时检查和试验调试,要做到在设备万无一失的情况下才可以投入运行。
  (3)要规范变电所的现场运行规程,要将规程制度细化,指导值班人员每一步都应该怎么办,不要让值班人员产生模棱两可的情况。对每一个操作步骤、每一个细微的环节都要做到工作的唯一性,这样既能保障人员的安全,又能保障设备的完好性。
  对于运维人员,承担着更大的责任,更应秉着负责务实的精神做好变电站的日常维护工作,通过学习事故吸取经验和教训,认真可能存在的问题及对应的解决办法,举一反三,出现类似的开关事故时要及时准确地处理好,避免造成更大的危害。日常工作中应多加检查,一旦发现问题,要采取相应的防范措施,以保证变电站甚至整个电网的安全稳定运行。
  5、结论
  电力系统和电气设备发生事故是难以避免的。本文对在事故处理中一些分析判断方法和在事故处理中的注意事项进行了归纳,总结了35kV线路故障以及开关保护拒动的原因和解决方法。并结合一条35kV线路故障事故处理进行分析,针对收集的信息进行判断处理,分析了线路故障的原因,给出了解决方法和防范措施。变电站值班人员要经常进行事故预想以及反事故演习,熟悉事故处理过程,可以有效地防止变电站值班人员在事故处理中的遗漏,迅速准确地进行事故的判断、检查和处理,防止事故处理中出线差错和误操作,减少事故停电时间,缩小停电范围,确保电网安全稳定运行。
  参考文献
  [1]陈昕.关于高压断路器拒动的研究及相关建议[J].企业技术开发,2013,32(18)
  [2]王輝.浅析高压断路器拒合、拒跳原因与判断方法[J].电源技术应用.2013.10
  [3]刘枫.浅析220kV线路保护拒动事故的处理方法[J].工矿自动化.2012.4(4)
  作者简介:
  袁光伟(1987-),男,硕士,从事电网调度工作。
  沙倩(1987-),女,硕士,从事变电运维工作。
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