变电站低压交流环网进线开关熔断原因分析及防范措施

高超，刘晓，郑小革

(国网湖南省电力公司衡阳供电分公司，湖南衡阳421001)

变电站低压交流环网进线开关熔断原因分析及防范措施

高超，刘晓，郑小革

(国网湖南省电力公司衡阳供电分公司，湖南衡阳421001)

分析两例220 kV变电站(一个智能变电站、一个常规变电站)低压交流环网进线开关熔断事件原因，针对事件暴露出的站用交流环网存在负荷分配不均、交流开关级差配置不合理等问题，提出防范措施。所提措施已在衡阳电网地区新建变电站和老式变电站环网电源改造中应用且措施可行有效。

变电站；低压交流环网；负荷分配；热交换器；级差配合

站用交流系统是保障变电站安全、可靠运行的重要环节之一，站内低压负荷联接在380 V的Ⅰ，Ⅱ段母线上。按照负荷的重要性采取不同的接线方式:对于场地照明等一般性负荷，采用单电源供电即可；对于强迫油循环风冷(OFAF)或自然油循环风冷(ONAF)主变压器的冷却装置、直流充电装置、UPS等重要负荷，一般采用双回路供电方式，即从两段380 V母线上分别引出一路电源，由负荷内部实现两路电源的自动切换；对于断路器电机电源、隔离开关操作电源、机构箱/端子箱加热驱潮装置、智能控制柜热交换器等较为重要的负荷，一般采用环路供电形式，即从两段380 V母线上分别引出一路电源组成环形供电网络(即低压交流环网)，为防止所用变低压侧形成环流，正常运行时只有一路电源运行，另一路电源备用，由人工进行切换〔1〕。低压交流环网对于变电站的重要性不言而喻，但一直未能如双回路供电网络那样受到重视，运行中时常出现异常或故障，以220 kV S变电站、Y变电站为例，就曾出现交流环网进线开关熔断事件，给变电站安全可靠运行造成威胁。

1 事件概况

1.1 S变电站(智能变电站)

2015年10月1日，S变电站220 kV场地所有智能控制柜发热交换器发出故障及温度异常信号，现场检查发现604间隔智能控制柜内“2HK 220 kV加热照明Ⅰ”刀闸A相熔断，排查短路点未果后临时更换新的刀闸，热交换器恢复正常运行。10月3日，S变再次发相同异常信号，604间隔智能控制柜“2HK 220 kV加热照明Ⅰ”刀闸A相再次熔断，检查发现220 kV各间隔的热交换器、断路器机构箱加热驱潮负荷均接于A相，造成220 kV场地加热照明交流环网进线Ⅰ电源刀闸A相过负荷熔断，进而导致所有热交换器失电。将各间隔智能控制柜的热交换器平均分配至A，B，C三相并更换进线开关后，恢复正常运行。

1.2 Y变电站(常规变电站)

2015年11月5日，监控通知Y变电站220 kV 608断路器发出SF6压力低闭锁重合闸及保护装置异常信号，随后606断路器也发出了相同信号。由于SF6压力低是不会闭锁重合闸的(SF6低直接闭锁断路器操作)，因此判定为信息点表错误，实际情况极可能为断路器空气压力低。现场检查发现: 608断路器的空气压力表计破损，压力值约为1.26MPa且一直在下降，其空压机B相电压缺相，无法起泵建压；606断路器无明显漏气点，气温骤降导致轻微漏气，其空压机B相电压缺相无法起泵建压；作为环网进线总开关的604间隔“端子箱交流总电源”刀闸B相已熔断，进而导致其它220 kV间隔断路器空压机B相均无电压。

后续排查发现该站的加热驱潮负荷均接在交流环网进线的B相，导致该相过负荷而熔断。经重新分配加热驱潮负荷、更换场地环网进线开关(即604端子箱的交流总电源刀闸)与608断路器空气压力表计后，608与606断路器均能起泵打压至正常值，所有220 kV间隔恢复正常运行。

2 原因及影响分析

2.1 S变电站

S变电站的交流环网分为“加热及照明”环网与“电机控制电源”环网，正常运行方式为:环网进线电源Ⅰ段运行，Ⅱ段断开。检查结果及分析:

2)220 kV场地共8个间隔，其加热照明环网及交流开关级差配置如图1所示，场地加热照明环网进线刀闸2HK容量为32 A，各间隔的加热照明总电源“2DK加热及照明电源”刀闸容量为32 A、“2ZKK加热照明空开”容量为16 A，下一级负荷(如1FK A柜热交换器、2FK B柜热交换器等)空开容量均为6 A。各间隔的主要加热负荷，当加热负荷全投时，各间隔的2ZKK空开A相负荷电流不足9 A，1FK，2FK等负荷空开电流均不足4.5 A，但加热及照明环网进线刀闸2HK A相电流高达61 A，从而各间隔内各级开关均不熔断，而进线刀闸(2HK)A相熔断。如将场地所有加热驱潮负荷平均分配至A，B，C三相，进线刀闸2HK各相电流大约为21 A，32 A的容量能满足运行要求。

3)加热照明环网Ⅰ段刀闸(2HK)A相刀口存在较大空隙，A相刀口明显比B和C相大，造成该相刀片与静触头接触不良，长期流经较大负荷电流时，接触面发热严重；另一方面，该类铜质刀口容易因受热而变形，造成刀口膨胀及发热严重。另外，此类刀闸市面上难以购买备品，不便于检修更换，应予以改造。

图1 S变220 kV场地加热照明环网及交流开关级差配置图

2.2 Y变电站

Y变电站的电机控制电源、加热及照明电源共环网，正常运行方式:环网进线电源Ⅰ段运行，Ⅱ段断开。具体检查结果及分析:

1)该站220 kV场地共11个间隔，各间隔的加热驱潮等单相负荷均取自交流进线电源的B相，经核算，当所有220 kV间隔的加热驱潮装置全投时，环网进线开关B相电流已达74.5 A，显然32 A的容量无法承受。

2)此类熔丝通过螺丝拧紧，往往接触不良，进一步造成熔丝严重发热与熔断。

3)B相熔断后，608与606断路器气动机构正好出现漏气，空压机因缺相无法起泵建压，空气压力持续降低，导致闭锁重合闸与分闸操作，并发保护装置异常信号。

法国社会学家布迪厄认为社会资本就是社会成员的朋友圈、交往圈，是社会成员或社会群体借助社会关系组成的可持续社会网络而收获的社会资源。[6]这种社交红利可能体现在线上，也可能转移到线下；可能体现为线上的关注度，也可能体现在线下的物质收益。近期处于风口浪尖上的拼多多，带着“拉人砍价”的社交属性，以备受争议的姿态闯入了越来越多人的视野当中。

2.3 影响分析

220 kV交流环网进线开关熔断后:1)对于S变，造成220 kV场地所有间隔智能控制柜内的热交换器失电，柜内温湿度无法控制，严重影响合并单元、智能终端等智能设备的正常运行，可引起因湿度过高引起二次元件绝缘下降发生误跳闸等事故；2)对于Y变，造成220 kV场地失去电机及控制电源、加热及照明电源，当天608，606断路器出现漏气，空气压力下降而空压机无法起泵建压，进而造成断路器闭锁操作。如出现线路故障，将引起保护拒动与越级跳闸〔2－3〕，扩大电网事故范围。

3 防范措施

上述事件暴露出变电站低压交流环网普遍存在负荷分配不均、交流开关容量设置不尽合理等问题，造成此类问题的根本原因在于设计或安装不合理。根据施工图、竣工图与现场检查确定，S变低压交流系统所接负荷均完全按照设计图纸施工，该站交流环网负荷分配设计不合理；而Y变低压负荷分配不均，则属于安装问题。建议如下:

1)排查变电站220 kV、110 kV场地各间隔的加热驱潮负荷与断路器空压机负荷(即铭牌上的额定功率)，其中隔离开关机构箱内的电机、加热驱潮负荷可根据图片库或竣工图纸进行粗略估计；根据现场二次接线及竣工图纸确定各间隔加热驱潮装置、隔离开关电机电源等单相负荷取自哪一相。根据排查结果，估算出满负荷情况下，各级开关(特别是交流环网进线开关)各相电流，对于负荷分配严重不均、开关级差配合不合理〔4〕、老式开关存在缺陷等，及时上报并列入整改计划。

2)在新站投产筹建工作中，一方面加强图审把关，在设计时将低压交流负荷平均分配至进线总电源的A，B，C三相；另一方面加强低压交流环网验收把关，检查并及时督促将各间隔低压交流负荷平均分配至总电源的A，B，C三相。

3)针对气动机构断路器，单独一相机构箱内宜选多大功率的加热板，应充分结合实际及有关标准进行确定〔5〕。

4 结语

变电站低压交流环网应引起运维、检修人员的重视，特别在交流环网负荷分配、各级开关级差配置、空气开关择优选取等方面应加强关注。对于新站，主要在设计、施工环节进行把关；对于老站，应开展排查工作，对发现的问题逐步进行整改。

〔1〕郑新才，陈国永.220 kV变电站典型二次回路详解〔M〕.北京:中国电力出版社，2011.

〔2〕国家电网公司人力资源部.变电运行(220 kV)〔M〕.北京:中国电力出版社，2010.

〔3〕伏克银.低压交流环网失电对设备安全运行的影响及防范措施〔J〕.中国科技信息，2009(11):22-23.

〔4〕胡晓霞，彭岳云.关于站用变交流电源系统保护级差配合及开关失效事故扩大问题的探讨〔J〕.科技与创新，2015(1): 10-12.

〔5〕杨帆.变电站驱潮装置优化与应用〔J〕.电子世界，2014 (14):55.

Reason analysis and prevention of measures incoming circuit breakers fusing of substation station low voltage AC ring network power

GAO Chao，LIU Xiao，ZHENG Xiaoge
(State Grid Hunan Electric Power Corporation Hengyang Electric Power Corporation，Hengyang 421001，China)

This paper analyses the fusing faults reasons of the incoming circuit-breakers of low voltage AC ring network power in two 220 kV substations(one for the smart substation，the other for the conventional substation).For the problem of uneven load distribution and unreasonable stage difference coordination，this paper also gives the solutions.The solutions have been applied in the new substation project and the old substation station service system reconstruction project in Hengyang power grid.The running results indicates that the solutions are feasible and effective.

substation；low voltage AC ring network power；load distribution；heat exchanger；stage difference coordination

TM642.2

B

1008-0198(2016)05-0083-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2016.05.023

2015-12-21 改回日期:2016-06-12

高超(1986)，工学硕士，工程师，从事变电运检及管理工作。

刘晓(1979)，本科，工程师，长期从事变电运检及管理工作。

郑小革(1968)，本科，高级工程师，长期从事电网运检、设计及管理工作。