站用电失电情况分析及检修建议

赵段杰 徐俊涵

国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司 江苏 镇江 212000

引言

社会的稳定发展要求电力系统具有较高的供电可靠性，保障电气主系统及二次设备的安全稳定运行一直是我们工作中的重点，而站用电系统作为生产设备的一部分，虽然在设备规模、电压、容量等方面都无法和主系统相提并论，但却发挥着确保主系统设备正常稳定运行的重要作用[1]。站用电系统的可靠性对变电站的安全稳定运行十分重要，其可靠性的降低将直接或间接的影响变电站供电的可靠性，严重情况下会成为扩大事故范围的直接因素之一，因此我们需要高度重视站用电系统中存在的隐患，及时进行整改与改进。

本文针对两起变电站站用电系统部分失电情况进行了分析，分析特殊运行方式下某些站用电系统配置可能出现的问题，并针对站用电低压侧开关失压脱扣功能的不足提出了一些分析和改进检修建议。

1 变电站站用电系统常规配置

1.1 500kV变电站站用电配置及正常运行方式

1.1.1 500kV变电站完整的站用电配置一般为三电源，即共配备有三台站用变压器，通常#1、#2站用变分别连接于站内两台不同的主变35kV侧，而#0站用电则由站外可靠电源线路供电。日常运行时由#1、#2站用变分别通过12DL和22DL给400VⅠ、Ⅱ段母线上站用负载供电，两者互为暗备用。#0号站用变则作为另两台站用变的明备用电源。

1.1.2 当500kV变电站中主变数量不足时，其不具备配置常规完整站用电系统的能力，其站用电系统中仅配置两台站用变。当站内仅有一台主变时，#1号站用变由主变低压侧供电，#0号站用变由外来可靠电源供电；当该站为开关站时，#1、#0站用变则分别由不同的外来可靠电源供电。

1.2 220kV变电站站用电系统配置及正常运行方式

220kV变电站站用电系统通常为双电源配置，即配置两台电压等级相同的站用变。当站内有两台以上主变时，两台站用变分布在站内不同的主变低压侧母线上；当站内仅有一台主变时，其中一台站用变相应配置于一条由可靠外来电源供电的10kV/35kV母线上。两台站用变正常均在运行状态互为暗备用[2]。

其低压侧400V部分接线通常分为两种：

一种为单母线分段配合公共段母线配置，#1站用变经1DL供应400VⅠ段母线及其负载，#2站用变经2DL供应400VⅡ段母线及其负载，两段低压母线分别供应需要双回电源的站用负载，同时公共负载母线与两段低压母线之间分别由两个低压开关连接，正常仅运行于一段母线，公共负载的电源可自由在两段独立低压母线之间切换。当由于站用变检修等原因，需停用一台站用变时，其对应的独立低压母线可失电，运行于该母线上的公共负载需切换至另一段低压母线。

另一种低压母线配置为单母线分段配置，两条低压母线由分段400开关连接，#1站用变经401供应400VⅠ段母线及其负载，#2站用变经402开关供应400VⅡ段母线及其负载，分段400开关正常处于为热备用状态，当一台站用变电源失去时，为保证站用负载的正常工作，需对站用变次级进行切换，即拉开401/402开关，合上分段400开关由正常站用变对两条低压交流母线供电。

1.3 110kV及35kV变电站站用电系统配置及正常运行方式

110kV及35kV变电站站用电系统通常为双电源配置，配备两台电压的站用变，分别设置在一台主变的高压侧母线与另一台主变的低压侧母线上（或分别分布在两台主变的低压侧母线上）[3]。两台站用变初级均在运行状态，其次级分别经两个低压开关接于一条400V低压配电母线，互为明备用。

2 案例分析

2.1 500kV某站部分站用电失电情况分析

2.1.1 500kV某站相关运行方式。500kV某站为开关站，站内无主变及中、低压侧系统，因此该站采用不完全站用电系统,35kV X线供1号所用变经411开关与400VⅠ段母线连接，另一台10kV站用变由10kV开关站1C18线提供电源，经401开关与400VⅠ段母线连接，并经402开关与400VⅡ段母线连接，两条400V母线由分段400开关相连。正常运行方式为合上411开关，1号所变供400VⅠ段母线负载，合上402开关，2号所变向400VⅡ段母线负载供电，401开关与400开关断开。其所用变低压侧开关均具备失压脱扣供能，同时该站并未配置站用电自动切换装置。

2.1.2 故障简述。2017年X月X日晚19时许，500kV某变电站值班员发现站内生活区部分电器停电，检查楼内配电空开未发现有空开跳开，不久接到调度电话通知该站35KV X线发生跳闸，重合闸动作成功。经值班员现场检查发现1号站用变高压侧307开关现场在合位，低压侧400VⅠ段母线411开关跳开。此时站用电系统中400VⅠ段母线失电，400VⅠ段母线上带的站用负载均失电。

2.1.3 故障分析。当晚由于天气原因35kV X线路发生瞬时故障跳闸，线路保护跳开307开关后，411开关失压脱扣功能检测到站用变低压侧无压，瞬时跳开411开关，导致站内1号站用变失电，使得400VⅠ段母线失电，之后线路保护重合闸功能动作，1号站用变高压侧307开关重合成功，高压侧恢复正常运行[4]。而411开关需要手动复归，因此出现1号站用变高压侧开关处于合位，而低压侧开关在分闸位置，站用电部分失电的情况。

该站站用电系统与普通的500kV变电站相比，由于客观原因缺少了一路站用电源，系统不够完整，可靠性不足，且并未安装站用电自动切换装置，站用负载无法自行切换。因此当400VⅠ段母线失电，站用电系统进入单电源供电状态，站用电方式可靠性下降。此时全站的站用电系统仅由一条10kV线路供电，若该10kV线路同样发生瞬时故障跳闸或永久故障跳闸，由于0号站用变低压侧开关同样具有失压脱扣功能，极易造成全站站用电系统失电。虽然该500kV变电站为有人值守变电站，相对无人值守变电站值班员可及时进行处理，但这种站用电系统配置在特殊天气等情况下仍有一定的风险。

2.2 220kV某站部分站用电失电情况分析

2.2.1 220kV某站运行方式：220kV某站中220kV母线正常为双母线并列运行方式，110kV母线也为双母并列运行，站内有一台主变压器分别连接220kV正母线与110kV正母线，35kV系统为单母线分段方式，两段母线正常分列运行，主变低压侧连接35kVⅠ段母线且该母线给1号站用变供电，35kVⅡ段母线由外来电源35kV某352线路串供2号站用变。并且35kV某352线路保护及重合闸停用。

该站站用电系统低压部分为单母线分段搭配公共负载段母线方式，其公共负载正常为投400VⅠ段母线方式，并且该站配备有公用负载备自投功能。

2.2.2 故障简述：2019年X月X日凌晨1时许，调度通知220kV某变电站站用电电压异常、站用电母线失压，值班员到现场后进行检查，发现现场400VⅡ段母线失电，仅2号站用变低压2DL开关分闸，35kVⅡ母线上2号站用变及某352开关均在正常运行状态，经检查35kV某352线路保护装置，发现保护有启动信息。经询问调度得知352线路对侧保护动作跳闸后重合闸成功，线路仅瞬时失电。

2.2.3 故障分析：由于35kVⅡ段母线由35kV某352线路作为电源供电，当线路故障时两侧线路保护均启动，本侧线路保护出口压板正常退出故未跳开某352开关，由对侧线路保护出口切除故障。此时由于35kVⅡ段母线失电，连接其上的2号站用变低压侧同样失电， 2DL开关由于其失压脱扣功能跳开，之后由于某352线路对侧重合闸成功，本站35kVⅡ段母线及2号站用变均带电，但2DL需要手动复归，无法恢复对400VⅡ段母线的供电，使得400VⅡ段母线上负载均失电。

2.2.4 引申与设想。该案例中变电站为无人值守变电站，虽然其400VⅡ段母线失电，但由于该段母线上接的站用负载均有双回电源自动切换，即仍有400VⅠ段母线对其进行供电，仅可能使交流环网失电，并未造成实际上严重的站用设备失电，但仍降低了站用电系统的可靠性。并且若设想该站用电部分失电的情况发生在一次系统运行方式相同，仅站用电系统采用400V单母线分段无公共负载接线的无人值守变电站，其400VⅡ段母线上接有单电源供电的站用负载，会造成这类设备失电的情况。但都会造成站用电系统可靠性降低。

3 总结

由此可见案例中几种类型的站用电系统配置均有其薄弱点。对于500kV变电站，当采用外来电源作为本站站用电源时，由于线路发生瞬时或永久故障的可能性相对变压器来说较高，该线路本身跳闸失电相较于站内变压器失电概率要大出许多，因此此种运行方式的变电站相较于两台以上主变压器的变电站，其站用电供电可靠性相对较为薄弱，因此对于变压器数量少于两台的变电站，特别是开关站，我们更加应关注其站用电系统的可靠性。

对于未采用站用电自动切换装置，且站用变低压侧开关配置了失压脱扣功能并未设延时的站用电系统，当高压侧瞬时失压后恢复，其对应400V母线仍会失电且不能自动恢复，站内单电源负载将失去电源，对双电源负载的供电可靠性也将大大降低，特别对于无人值守变电站需人工去现场复归的，间隔时间较长，全部站用电失电的风险提高。

4 检修建议与改进

对于站用变采用外来电源，且短期内无新增主变压器计划的500kV变电站，其对站用电可靠性要求较高，可由站外再引进一根400V低压线路，由户外应急电源箱直接接入站内站用电系统400V母线中，作为热备用电源，提高其站用电可靠性。

开关配备失压脱扣功能的优点是可以保证站用电的电能质量，一是不会因为低压侧开关保持合闸位置，当上级电源重新恢复时造成操作过电压和冲击威胁负载设备，二是当400V母线电压过低时，若低压侧开关保持合闸，负载中对电能质量要求较高的设备将会运行在不良工况中，甚至造成该设备的损坏。因此若站内未配置自动切换装置，对于负载中无对电能质量有特殊要求设备的变电站，可将失压脱扣功能去除；而若有设备对电能质量要求较高，可对失压脱扣功能整定延时，躲过上级电源的重合闸时间。

对于本文所述几类无人值守变电站，若无站用电自动切换装置或ATS装置，可综合考虑在适当的时间对其站用变系统进行改造，增加该类功能，提高站用电系统的可靠性。