500kV变电站事故及异常处理的体会与探讨

500kv500kv 变电站事故及异常处理的体会变电站事故及异常处理的体会 与探讨与探讨 1 引 言 500 kv 斗山变电站于 1988 年 11 月建成投运 现有 500 kv 超高压线路 5 回 220 kv 线路 10 回 主变容量 1 000 mva 截止 1999 年底 共发生 500 kv 线路 故障 27 次 开关跳闸 40 台次 220 kv 线路故障 8 次 开关跳闸 12 台次 系 统或设备异常及其它原因造成非故障跳闸 11 台次 发现或发生严重设备异常和 重大设备缺陷 24 次 其发生概率之高 数量之大远出乎大多数人的意料 与 220 kv 变电站相比更有发生率高 故障形态复杂 处理难度大等显著特点 因此 对大量事故及异常处理的实例进行研究 概括和总结 探索具有普遍意 义的 规律性的东西 对于不断提高变电站运行人员事故及异常处理的能力和 水平 提高变电站乃至电网的安全运行水平具有重要和现实的意义 2 复杂故障形态的分析和判断 现代化大电网的运行特点对事故及异常处理的快速性 准确性有着日益提高的 要求 需要变电站运行人员在事故处理过程中及时地向电网调度中心提供准确 可靠的故障情报和其它相关信息 以便调度人员正确决策和指挥 建站初期大 多从 220 kv 变电站过来的值班员往往习惯于靠中央信号及保护掉牌信号对故障 作出判断 而传统的光字信号和掉牌信号只能反映继电保护及自动装置动作的 最终结果 难以反映其动作过程 面对 500 kv 系统故障的复杂性 某些情况下 难以作出准确全面的分析和判断 有时甚至会造成误判断而影响电网调度人员 的决策和指挥 1989 年 1 月 6 日 23 28 我站 500 kv 江斗线 5051 5052 开关 跳闸 重合闸不成功 光字信号及掉牌单元反映为第一 第二套高频距离及后 备距离同时动作 a 相 b 相启动 值班人员据此判断为相间故障 但重合闸动 作的信号却令值班员颇感疑惑 判为重合闸误动又觉依据不足 后对故障录波 器的打印信息进行判读发现 江斗线先是发生 a 相接地故障 保护 a 相启动 55 ms 后 5051 5052 开关跳闸 800 ms 后 5051 开关 a 相重合 重合后 140 ms 又发生 b 相故障 保护 b 相启动 此时由于重合闸动作后尚未返回便三相跳闸 实际上是间隔时间很短的两次不同相单相故障 由此可见 故障录波图及 scada 系统的事件记录的判读 对于事故处理过程中 的分析判断是极其重要的 结合光字和保护掉牌信号 能立体地反映一个故障 的发展过程和保护的动作行为与结果 从而使现场值班人员能准确判断故障的 性质与形态 因此 训练 提高运行人员判读故障录波图及 scada 系统的事件 记录的能力 是 500 kv 变电站培训工作的重要一环 3 特殊结线下的故障判别 500 kv 变电站一般都装有多组低压电抗器 用于无功补偿和系统调压 为满足 电抗器频繁投切的运行要求 通常采用图 1 所示结线方式 即开关装于电抗器 的中心点一侧 使其仅用于切合负荷电流而不参与故障电流的开断 这种结线 方式在以往的 220 kv 及以下变电站是极其罕见的 运行中如发生单相接地故障 时会因接地部位的不同而出现不同的现象和反映 有时甚至令运行人员一下子 反应不过来而束手无策 1990 年 7 月 17 日 15 22 2 号主变复役 在合上 3520 开关向低抗充电时发现 低抗回路有接地现象 中心点偏移保护动作 电压表指示为典型的不接地系统 单相接地现象 即一相为零 两相升高 值班人员现场巡查未发现接地点 经 投入低抗再逐一拉开 在拉合低抗开关过程中观察接地信号与现象的变化来寻 找故障点 当投至 2 号低抗时发现接地现象消失 再将 2 号低抗 322 开关拉开 接地现象重又出现 后经站里技术人员分析 确定 2 号低抗 322 开关低抗一侧 内部有接地故障 并由随后的检修中得以证实 740 this width 740 border undefined 图 1 500kv 变电站低压电抗器结线方式 低抗开关分开情况下 低抗无负荷 电流流过 电抗器相当于一段导线 其末端电压 首端电压和电抗器母线电压相等 此时如 m 点接 地则破坏了三相的平衡关系反映为单相接地 若低抗开关合上 则低抗有负荷电流流过 其工作电压反映为低抗上的压降 低 抗末端电压即为中心点电压 此时如 m 点接地则等效于强迫电 抗器中心点接地 其三相的平衡关系未遭破坏 使接地检测装 置难以反映 由此可见 熟悉和了解各种特殊结线下的故障形态和症状是提 高运行人员事故应对能力的重要方面 4 500kv 电容式电压互感器故障诊断 500 kv 电容式电压互感器 简称 c v t 是刚开始应用的高新 技术产品 运行经验十分匮乏 运行人员对其运行特点 异常 形态 故障特性及处理等问题的认识几乎是一个空白 十多年 来 华东电网曾发生过多次 c v t 故障 给系统运行带来一定 影响 同时也使运行值班人员积累了丰富的运行经验 1999 年 2 月 13 日 0 00 左右 值班人员发现 500 kv 段母线 电压指示值出现差异 分别为 511 516 kv 后来这种差异已扩大至 512 kv 和 531 kv 值班人员对该 c v t 进行了外观检查 未发现问题 为排除测量装置 误指示 用万用表对 500 kv 段母线 c v t 次级输出电压进行测量并与 500 kv 线路 c v t 二次电压进行比较 确认 500 kv 段母线 c v t 二次电压异常升高 根据测试结果判定 500 kv 段母线 c v t 内部故障 同时进一步检查发现该 c v t 第 2 节上部有绝缘油渗出 局部电容击穿 从这次 c v t 故障以及其它兄弟变电站多次 c v t 故障中发现 二次电压异常 升降是 c v t 故障的一个最主要的特征 由 c v t 的工作原理可知 其等效电 路是一个由电容 c1 和 c2 组成的电容式分压器 如图 2 所示 其中 c1 是由多 个电容串联而成的等值电容 740 this width 740 border undefined 由此可见 无论是 c1 中某些串联电容击穿使 c1 电容值增大还是 c2 漏油使介质 常数变小容抗增大 甚至中间变压器原方匝间短路都有可能使 u2 异常升高 反 之 如果 c1 部分电容漏油使容抗增大的话 则有可能引起 u2 异常降低 因此 一旦发现 c v t 异常 通过密切监视其二次电压的变化情况来进行判断和评估 不失为一个简单易行的好办法 平时我们还可以在站内自动化系统将几台 c v t 的电压曲线置于一个坐标系中 以实现对 c v t 工况的在线监测 5 500kv 氧化锌避雷器的监测与故障判别 在 500 kv 设备运行中 氧化锌避雷器的好坏对 500 kv 线路或元件的运行具有 重要影响 它不象主变或开关等设备拥有相对完善的监视与测控回路 唯一的 检测装置是泄漏电流表 唯一的检查手段是看 听等感官检查 因此运行中对 它的检查与监视以及发现 捕捉其不正常工况和异常症状具有较高的难度 而 且 一旦发现异常 对其进行近距离观测或检查甚至还需承担一定的风险 多年来 我们坚持每天抄录避雷器的泄漏电流值 通过对这些数据的分析发现 避雷器泄漏电流含有 3 个分量 一是避雷器的电容电流 这部分电流恒定不变 二是磁绝缘表面泄漏电流 这部分电流随天气的变化而变化 三是避雷器阀片 的泄漏电流 这部分电流是对避雷器进行监测的重 要物理量 正常时阀 片电阻工作于其电压 电流特征的线性段 电流随系统电压的变 化呈小幅度波动 因此 在天气情况良好 系统电压相对稳定 的情况下 可以认为泄漏电流的变化量就是避雷器阀片的泄漏 电流的变化量 这样可以简化判定避雷器异常的泄漏电流值 提高发现异常的灵敏度 据此 曾成功地预警了一次 500 kv 避雷器故障 避免了一次避 雷器爆炸的重大设备事故 1996 年 7 月 29 日 10 00 左右 值班人员在巡视中发现瓶斗 5905 线 b 相避雷器泄漏电流达 3 7 ma 虽未达到生技部门下达 的 5 ma 的监视值 但通过与邻相的横向比较和核对历史数据的 纵向比较 认为该数值明显偏高 便果断起动异常处理程序 对该避雷器与其泄漏电流表进行时间间隔为 20 min 的连续观测 进一步发现泄漏电流表有瞬间晃动的新情况 于是当天就