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摘要 ：在电力系统运行中，变电运行部门是维护电网运行管理的重要执行机构，加强对变电运行的管理是减少危险点的重要举措。直流系统的稳定可靠对变电站的安全运行起着至关重要的作用，因为直流系统要给继电保护、控制、信号、计算机监控、事故照明、交流不间断电源等提供电源，因此对供电的可靠性要求很高。本文通过一起变电站全停事故， 分析了主变后备保护逻辑、所用电源、蓄电池等存在的诸多设备缺陷和问题，并提出了解决方案。
关键词： 变电站，全停事故， 分析
Abstract: in the operation of the power system, the substation running department is maintenance of power network operation management important executive mechanism, strengthen the management of the substation operation is to reduce the danger point the important action. Dc system is stable and reliable safety operation of the transformer substation plays an important role, because dc system will give the relay protection, control, signal and computer monitor, accident lighting, exchange uninterrupted power supply and provide power supply, so the power supply reliability demanding. This article through the transformer substation with full stop accident, analyzed the main transformer mothball protection logic, the power supply, battery are many equipment defects and problems, and put forward the solutions.
Keywords: substations, full stop accident, analysis
中圖分类号:TM411+.4文献标识码：A 文章编号：
前言
某地区某110kV数字终端变电站有主变2台，110kV、35kV、10kV接线方式均是单母分段，110kV进线2条，正常方式时110 kV线路2作为主供电源，线路1作为备供电源，投线路备自投方式，35kV、10kV母线均分列运行（见图1）。35kV流变电子式互感器，二次输出为0.15－1.5V低电压，通过智能单元转换成光信号后传输给保护测控装置。所有电源分别取自接在10kV两段母线上的两台所变，直流母线只有一段。
图1变电站一次接线图
1 事故经过
2010年9月8日，13：44运行人员报该变电站全站失电，35kV开关室有烟。14：05分检修中心人员到现场，初步检查发现：35kV开关室302开关及流变有放电痕迹，直流系统高频充电机无交流输入，蓄电池也无直流输出，直流母线失电，所有保护、自动化装置都掉电，主变及其它设备无异常。待10kV临时从外部倒送电并送上所用电后，将直流电源恢复，然后查看所有保护装置均无动作信息，后台机上也查不到任何保护动作或告警信息。15：30左右，故障设备被隔离，其余设备恢复正常运行，事故共造成负荷损失25MW。
2 原因分析
一起普通的流变烧毁事故为何会发展成全站失电事故？302开关流变烧毁为何302开关没跳闸？302开关未跳闸为何主变高后备保护未动作跳开702开关？主供电源失去为何备自投未动作导致全站失电？
2.1继电保护动作行为分析
现场进一步检查发现，发现302开关下桩头至流变连接处严重烧伤，可肯定故障点应该在302开关与流变之间。该302开关流变为电子式互感器，保护极二次绕组采用罗氏线圈原理，输出为0.15－1.5V低电压，通过专用线缆与智能单元连接。对302三相流变进行了检查试验，发现流变内二次线圈绕组也已烧毁开路，智能单元接收不到电子式CT的输出，误判为二次回路故障，闭锁主变差动保护和中后备保护。
图2 线路对侧保护动作录波图
在差动和中压侧后备保护被闭锁没有动作切除故障的情况下，本应由110kV后备保护应该动作切除故障，但检查高后备保护装置时发现后备过流保护采用复合电压闭锁，且三侧的后备保护均采用本侧电压，也就是高后备保护的复压取的是110kV侧电压，低电压定值60V,负序电压定值为6V开放保护。查看主供线路对侧故障录波图（见图2），发现该故障经主变传变后对110KV电压系统影响并不大，三相电压下降幅值几乎相等，负序电压不能开放，三相电压下降幅度均在15％左右，低电压也不能开放，因此110kV后备保护被闭锁不能动作，只有通过主供线路对侧后备保护动作跳闸切除故障，保护动作逻辑均正确。
2.2自动装置动作行为分析
主供电源失去后，站内线路备自投本应动作投入备供电源，但备自投装置内一点启动或故障信息都没留下，进一步检查备供电源及备自投装置逻辑功能均正常，结合事故后直流母线失电综合分析判断，备自投装置未起动应该是由于直流电源失去，装置失电造成。直流充电机两路交流输入分别取自接在10kV两段母线上的所用变，当主供电源失去后，两段10kV母线也同时失电，直流充电机两路交流输入电源也消失，直流系统本应由蓄电池短时供电，但从事故后全站直流母线失电判断，故障时蓄电池并没能及时供电，才导致备自投未正确动作，也未留下任何信息。
2.3直流系统故障原因分析
该变电站直流系统采用18节12V，100Aｈ德国荷贝克蓄电池，2003年8月投运。随后对改组蓄电池进行容量测试。利用直流屏自带的放电设备进行放电测试，刚一开始放电，系统立即切换到均充模式，未能监测到电池电压变化。于是断开蓄电池组，采用蓄电池综合测试仪对电池组进行放电测试，未能放出容量。测试后对电池组单节电池电压测量，查看直流监控系统，10号电池电压20.47V（该值为12 V蓄电池模块采集的最高显示电压），用万用表测量10号两端电压226V。其余电池电压均正常。测试结束后，合上蓄电池开关，充放电电流表显示电流为0A。通过以上诸多现象，判断10号电池已经开路，这也正是导致直流无法输出的原因。
3 暴露问题及解决措施
综上所述，这本是一起普通的电力设备损坏事故，但因为保护逻辑存在的缺陷、所用电源接入不合理以及直流系统设备隐患未及时消除等多方原因，导致事故扩大，造成了较大的经济损失。
（1）主变后备保护逻辑存在缺陷。高后备采用复合电压闭锁过流保护，但本侧的后备保护复压闭锁只能取本侧电压，而不能取另外两侧，在主变中、低压侧故障时可能造成高压侧后备保护复压闭锁元件的灵敏度不够，而闭锁高后备保护，导致保护越级动作。因此，应对主变后备保护逻辑应进行更改，每一侧的后备保护复合电压闭锁既可取本侧电压，也可取另外两侧电压，并可通过压板或定值来控制。
（2）所用电源接入不合理。两路所用电源分别取10kV两条母线，但电源点是同一个，主电源失电后，所用电源也必然失去。因此，如果变电站有两路所用电源，两路电源最好取自两个不同的电源点，一路取自本站，另一路可以取自外接线路。
（3）蓄电池设备隐患未能及时发现并消除。现在一般认为能真实反映蓄电池好坏程度的参数是蓄电池的电导（内阻），但该变电站直流系统没有检测此参数的装置和设备。只有对蓄电池进行充放电试验，或真正投入使用并带上负载后才可能发现蓄电池已亏空开路。因此，要加强直流系统日常巡视管理，可能情况下加装测试蓄电池的电导（内阻）的设备或装置，以便能及时发现单只蓄电池的异常或缺陷。
4 结语
随着社会的发展,用电量越来越大,对电力系统的要求越来越高,系统的安全性、可靠性、稳定性是供电企业最为关心的问题。直流系统作为变电站的“心脏”，应在保证直流系统最大供电可靠性的原则下，根据变电站实际情况制定直流系统运行维护方法，确保直流系统安全可靠运行。虽然此类事故不具备普遍性，但不能放松警惕，必须加强对保护装置、所用电源、直流系统运行维护方面的管理，发现问题立即整改，避免同类事件的再次发生。
参考文献
[1] 江苏省电力公司.电力系统继电保护原理与实用技术[M].北京：中国电力出版社，2006.
[2] DL/T 584-2007.3kV～110kV电网继电保护装置运行整定规程[S].
[3] GB14285-2006. V继电保护和安全自动装置技术规程[S].
作者简介：
韩林(1962- )，男，江苏泗阳人，本科，工程师，高级技师，主要从事变电运行及工程管理工作。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词： 变电站，全停事故， 分析
Abstract: in the operation of the power system, the substation running department is maintenance of power network operation management important executive mechanism, strengthen the management of the substation operation is to reduce the danger point the important action. Dc system is stable and reliable safety operation of the transformer substation plays an important role, because dc system will give the relay protection, control, signal and computer monitor, accident lighting, exchange uninterrupted power supply and provide power supply, so the power supply reliability demanding. This article through the transformer substation with full stop accident, analyzed the main transformer mothball protection logic, the power supply, battery are many equipment defects and problems, and put forward the solutions.
Keywords: substations, full stop accident, analysis
中圖分类号:TM411+.4文献标识码：A 文章编号：
前言
某地区某110kV数字终端变电站有主变2台，110kV、35kV、10kV接线方式均是单母分段，110kV进线2条，正常方式时110 kV线路2作为主供电源，线路1作为备供电源，投线路备自投方式，35kV、10kV母线均分列运行（见图1）。35kV流变电子式互感器，二次输出为0.15－1.5V低电压，通过智能单元转换成光信号后传输给保护测控装置。所有电源分别取自接在10kV两段母线上的两台所变，直流母线只有一段。
图1变电站一次接线图
1 事故经过
2010年9月8日，13：44运行人员报该变电站全站失电，35kV开关室有烟。14：05分检修中心人员到现场，初步检查发现：35kV开关室302开关及流变有放电痕迹，直流系统高频充电机无交流输入，蓄电池也无直流输出，直流母线失电，所有保护、自动化装置都掉电，主变及其它设备无异常。待10kV临时从外部倒送电并送上所用电后，将直流电源恢复，然后查看所有保护装置均无动作信息，后台机上也查不到任何保护动作或告警信息。15：30左右，故障设备被隔离，其余设备恢复正常运行，事故共造成负荷损失25MW。
2 原因分析
一起普通的流变烧毁事故为何会发展成全站失电事故？302开关流变烧毁为何302开关没跳闸？302开关未跳闸为何主变高后备保护未动作跳开702开关？主供电源失去为何备自投未动作导致全站失电？
2.1继电保护动作行为分析
现场进一步检查发现，发现302开关下桩头至流变连接处严重烧伤，可肯定故障点应该在302开关与流变之间。该302开关流变为电子式互感器，保护极二次绕组采用罗氏线圈原理，输出为0.15－1.5V低电压，通过专用线缆与智能单元连接。对302三相流变进行了检查试验，发现流变内二次线圈绕组也已烧毁开路，智能单元接收不到电子式CT的输出，误判为二次回路故障，闭锁主变差动保护和中后备保护。
图2 线路对侧保护动作录波图
在差动和中压侧后备保护被闭锁没有动作切除故障的情况下，本应由110kV后备保护应该动作切除故障，但检查高后备保护装置时发现后备过流保护采用复合电压闭锁，且三侧的后备保护均采用本侧电压，也就是高后备保护的复压取的是110kV侧电压，低电压定值60V,负序电压定值为6V开放保护。查看主供线路对侧故障录波图（见图2），发现该故障经主变传变后对110KV电压系统影响并不大，三相电压下降幅值几乎相等，负序电压不能开放，三相电压下降幅度均在15％左右，低电压也不能开放，因此110kV后备保护被闭锁不能动作，只有通过主供线路对侧后备保护动作跳闸切除故障，保护动作逻辑均正确。
2.2自动装置动作行为分析
主供电源失去后，站内线路备自投本应动作投入备供电源，但备自投装置内一点启动或故障信息都没留下，进一步检查备供电源及备自投装置逻辑功能均正常，结合事故后直流母线失电综合分析判断，备自投装置未起动应该是由于直流电源失去，装置失电造成。直流充电机两路交流输入分别取自接在10kV两段母线上的所用变，当主供电源失去后，两段10kV母线也同时失电，直流充电机两路交流输入电源也消失，直流系统本应由蓄电池短时供电，但从事故后全站直流母线失电判断，故障时蓄电池并没能及时供电，才导致备自投未正确动作，也未留下任何信息。
2.3直流系统故障原因分析
该变电站直流系统采用18节12V，100Aｈ德国荷贝克蓄电池，2003年8月投运。随后对改组蓄电池进行容量测试。利用直流屏自带的放电设备进行放电测试，刚一开始放电，系统立即切换到均充模式，未能监测到电池电压变化。于是断开蓄电池组，采用蓄电池综合测试仪对电池组进行放电测试，未能放出容量。测试后对电池组单节电池电压测量，查看直流监控系统，10号电池电压20.47V（该值为12 V蓄电池模块采集的最高显示电压），用万用表测量10号两端电压226V。其余电池电压均正常。测试结束后，合上蓄电池开关，充放电电流表显示电流为0A。通过以上诸多现象，判断10号电池已经开路，这也正是导致直流无法输出的原因。
3 暴露问题及解决措施
综上所述，这本是一起普通的电力设备损坏事故，但因为保护逻辑存在的缺陷、所用电源接入不合理以及直流系统设备隐患未及时消除等多方原因，导致事故扩大，造成了较大的经济损失。
（1）主变后备保护逻辑存在缺陷。高后备采用复合电压闭锁过流保护，但本侧的后备保护复压闭锁只能取本侧电压，而不能取另外两侧，在主变中、低压侧故障时可能造成高压侧后备保护复压闭锁元件的灵敏度不够，而闭锁高后备保护，导致保护越级动作。因此，应对主变后备保护逻辑应进行更改，每一侧的后备保护复合电压闭锁既可取本侧电压，也可取另外两侧电压，并可通过压板或定值来控制。
（2）所用电源接入不合理。两路所用电源分别取10kV两条母线，但电源点是同一个，主电源失电后，所用电源也必然失去。因此，如果变电站有两路所用电源，两路电源最好取自两个不同的电源点，一路取自本站，另一路可以取自外接线路。
（3）蓄电池设备隐患未能及时发现并消除。现在一般认为能真实反映蓄电池好坏程度的参数是蓄电池的电导（内阻），但该变电站直流系统没有检测此参数的装置和设备。只有对蓄电池进行充放电试验，或真正投入使用并带上负载后才可能发现蓄电池已亏空开路。因此，要加强直流系统日常巡视管理，可能情况下加装测试蓄电池的电导（内阻）的设备或装置，以便能及时发现单只蓄电池的异常或缺陷。
4 结语
随着社会的发展,用电量越来越大,对电力系统的要求越来越高,系统的安全性、可靠性、稳定性是供电企业最为关心的问题。直流系统作为变电站的“心脏”，应在保证直流系统最大供电可靠性的原则下，根据变电站实际情况制定直流系统运行维护方法，确保直流系统安全可靠运行。虽然此类事故不具备普遍性，但不能放松警惕，必须加强对保护装置、所用电源、直流系统运行维护方面的管理，发现问题立即整改，避免同类事件的再次发生。
参考文献
[1] 江苏省电力公司.电力系统继电保护原理与实用技术[M].北京：中国电力出版社，2006.
[2] DL/T 584-2007.3kV～110kV电网继电保护装置运行整定规程[S].
[3] GB14285-2006. V继电保护和安全自动装置技术规程[S].
作者简介：
韩林(1962- )，男，江苏泗阳人，本科，工程师，高级技师，主要从事变电运行及工程管理工作。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。