Analysis of a 10 kV II Section Bus Voltage Loss Fault
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摘要:
雷雨天气造成变电站10 kV II段TV三相一次保熔断，满足10 kV备自投装置检无压条件，由于10 kV II母所带负载过小，且在10 kV 59019线跳闸且重合之后，部分负荷暂时未能启动恢复，导致II母A相二次电流为减小至0.06 A，满足10 kV备自投II母检无流的条件，10 kV备自投启动，延时跳开5902开关，由于备自投合母联开关硬压板未在合闸投用状态，造成合母联开关失败，10 kV II母电源未能得到恢复。
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1. 故障情况
2020年8月14日夜, 雷雨天气, 110 kV某变电站10 kV II段TV三相一次保熔断, 10 kV 59019线路过流I段速断跳闸, 10 kV备自投装置动作跳开#2主变10 kV侧5902开关, 但未能正确合上10 kV母联5900开关, 备自投失败, 导致10 kV II母失压, 10 kV II段母线所带3条10 kV线路线失去电源, 损失负荷约1.7 MW。
2. 故障原因分析
2.1 基本情况
变电站10 kV母线为单母线分段, 当时运行方式为分列运行, #1主变10 kV侧5901开关合闸, #2主变10 kV侧5902开关合闸, 10 kV母联5900开关分闸。10 kV备自投装置型号为CSC-246, 装置能实现母联保护和10 kV备自投保护功能, 母联保护未设定值不使用, 装置设有“备自投合5901”“备自投跳5901”“备自投合5902”“备自投跳5902”“保护合闸”“保护跳闸”跳合闸开出硬压板。
2020年7月1日备自投逻辑传动试验后正式将备自投功能投入运行, 在当时运行方式时10 kV备自投装置方式1充电, 即母联备自投方式充电。
根据此备自投装置定值, 母联备自投方式逻辑为: 正常运行时, I、II母均有压, #2主变10 kV侧5902开关合位, #1主变10 kV侧5901开关合位, 10 kV母联5900开关分位, 当10 kV II母线电压低于30 V, 判母线失压, 延时5.5 s跳开#2主变10 kV侧5902开关; 检测10 kV I母线电压大于70 V, 即判10 kV I母线有电压, 经0.3 s延时合上10 kV母联5900开关, 保证正常供电。为防止TV断线时备自投误动, 取主变10 kV侧测量电流作为母线失压的闭锁判据, 闭锁电流值为0.1 A。
2.2 故障现场排查情况
因雷雨天气造成10 kV II段TV过电压故障, 21:12:20, A、C相一次保险熔断, 1 s后B相一次保险熔断, 造成10 kV备自投装置内10 kV II段母线电压为零, 满足10 kV备自投II母检无压的条件。
31 min后, 10 kV 59019线因线路上配网开自动化TV遭雷击造成ABC三相短路, 过流I段保护动作(定值: 15 A, 0.12 s), 动作值为Ia为34.25 A, Ib为50 A, Ic为30.75 A, 并且重合闸动作成功。故障电流波形如图 2所示。
结合图 2以及由录波器倒出的采样数据表, 如表 1所示, 进行分析。10 kV备自投有流闭锁二次接线是串接的#1、#2主变10 kV侧测量A相电流, 10 kV II段母线所带3条10 kV线路平常负载很小, 在10 kV 59019线保护动作前, 10 kV II母A相二次电流为0.22 A, 稍大于#2进线无流电流定值0.1 A, 10 kV备自投不启动, 在10 kV 59019线跳闸且重合之后, 部分负荷暂时未能启动恢复, 导致II母A相二次电流为减小至0.06 A, 满足10 kV备自投II母检无流的条件, 10 kV备自投启动, 经5.5 s的延时跳开5902开关, 并经0.3 s的延时发出合10 kV母联5900的命令, 由于备自投合母联硬压板未在合闸投用状态, 造成合母联5900开关失败, 10 kV II母电源未能得到恢复。
表 1 故障录波采样数据表采样时刻/ms 2号变（低压侧）Ia/A 2号变（低压侧）Ib/A 2号变（低压侧）Ic/A 区段 20.0 -0.22932 0.13634 0.00437 雷击前 21.2 -0.22932 0.07037 0.10084 22.0 -0.22491 0.00880 0.13592 104.0 -30.79062 20.96087 9.72153 三 相 短 路 104.2 -31.10373 20.18682 10.80024 105.0 -31.64175 16.50569 15.04931 105.2 -31.62852 15.43258 16.05347 105.6 -31.28454 13.26437 17.88640 106.0 -30.59658 10.85866 19.57463 106.8 -28.34748 5.81855 22.35472 247.6 -3.15756 3.15336 -0.07456 247.8 -2.06829 2.02748 -0.04825 325.0 0.09261 -0.11875 -0.04825 重合后 326.4 0.0882 -0.09676 -0.03948 327.0 0.06615 -0.08796 -0.07456 2.3 故障现场处置情况
人员对现场的一二次设备进行了检查, 对TV三相一次保险进行了更换, 23:17, 合上#2主变10 kV侧5902开关, 10 kV II段母线带电压, 随后对3条10 kV配电线路进行恢复送电。
3. 暴露问题及责任分析
雷击造成10 kV II母TV一次保险熔断, 导致10 kV备自投II段母线检无压条件成立, 是此次故障的诱因。10 kV II母所带负荷小仅为1700 kW, 正常时二次电流数值就比较接近母线检无流定值0.1 A, 一旦有别的原因负荷再减少, 有造成低于0.1 A的可能, 不能实现有流闭锁, 会造成10 kV备自投误动。由于运维人员业务素质不强, 不明白压板含义, 且压板名称不直观易懂, 是造成备自投合母联开关压板未能正常合闸投用是本次故障的主要原因。
4. 防范措施
为减少变电站配出线路上落雷引入变电站的情况出现, 就要合理设计配电线路避雷装置的布局, 加强配电线路避雷器的运维管理, 定期校验、更换。
合理分配10 kV I、II段母线所带负荷, 避免由于负载电流过小, 而小于闭锁电流值不能实现有流闭锁的情况出现。
将不直观、不易理解的压板名称改成直观易懂的名称。将“保护合闸”压板名称改为“备自投合10 kV分段5900开关”, 清晰直观, 避免运维运检人员错误理解, 减少误操作, 并将相邻“保护分闸”压板改名字为“分段保护跳、备自投跳10 kV分段5900开关”压板。
针对现在保护及自动装置需要定值、控制字、软压板、goose软压板、SV软压板, 出口矩阵配置等多种设定的情况, 需要把这些设定准确无误的记录到纸面上, 以定值单的形式或者以其他配置单的形式做好记录, 照单执行投用, 定期照单检查, 这样就能很好地避免工作人员在操作中漏项情况的出现。
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表 1 故障录波采样数据表
采样时刻/ms 2号变（低压侧）Ia/A 2号变（低压侧）Ib/A 2号变（低压侧）Ic/A 区段 20.0 -0.22932 0.13634 0.00437 雷击前 21.2 -0.22932 0.07037 0.10084 22.0 -0.22491 0.00880 0.13592 104.0 -30.79062 20.96087 9.72153 三 相 短 路 104.2 -31.10373 20.18682 10.80024 105.0 -31.64175 16.50569 15.04931 105.2 -31.62852 15.43258 16.05347 105.6 -31.28454 13.26437 17.88640 106.0 -30.59658 10.85866 19.57463 106.8 -28.34748 5.81855 22.35472 247.6 -3.15756 3.15336 -0.07456 247.8 -2.06829 2.02748 -0.04825 325.0 0.09261 -0.11875 -0.04825 重合后 326.4 0.0882 -0.09676 -0.03948 327.0 0.06615 -0.08796 -0.07456 
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