一起330 kV变电站合并单元故障引起的事故原因分析

保积秀，杨文丽，李 艳

（国网青海省电力公司电力科学研究院，青海 西宁市 810000）

0 引言

随着智能电网的飞速发展，智能变电站作为智能电网的重要基础，已成为变电站建设发展的方向[1]。智能变电站是过程层、间隔层、站控层组成的三层两网结构，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化、系统功能集成化等作为最基本的要求，而合并单元作为过程层的重要设备，其运行稳定和可靠是变电站安全稳定运行的前提[2]。

合并单元主要由交流插件、采样插件和数据发送插件组成，它的主要功能是配合互感器将采样数据处理后传输给间隔层设备，以满足间隔层二次设备对相关采样数据精度的要求。本文通过介绍一起330 kV变电站合并单元故障引起的一条330 kV重要线路跳闸事件，分析了事故原因，为合并单元的专业检测和运行维护提供了参考。

1 故障简述

2022年4月11日21:15:09分，青海某330 kV变电站一条330 kV线路A套线路保护装置零序III段动作跳开本侧断路器，B套线路保护装置未启动。如图1所示。

图1 线路保护装置动作报告

A套线路保护装置动作报告波形显示C相保护电流突然消失，保护装置动作跳闸。B套线路保护装置波形无异常。如图2、图3所示。

图2 A套线路保护装置波形

图3 B套线路保护装置波形

2 故障分析

经分析，故障时两套保护装置采样电流值不一致，一套正常，另一套C相电流消失，导致保护出口断路器跳闸。初步判断，故障点可能在合并单元，进而对合并单元进行检测。

2.1 外观检查

检测人员在实验室对合并单元及其采样板卡进行外观检查，并无明显变形、烧蚀或影响装置功能的异常现象。如图4所示。

图4 采样板卡正反面

2.2 装置模拟量测试

对合并单元A、B、C三相持续加量，用录波分析仪对合并单元输出进行录波，发现C相无电流，A、B相电流正常。如图5所示。

图5 C相无电流波形

单独对合并单元C相进行持续加量，发现C相电流存在时有时无的现象，且无时间规律。如图6、图7所示。

图6 C相电流出现波形

图7 C相电流消失波形

2.3 晃动情况下模拟量测试

在合并单元C相输出电流消失后，对合并单元进行轻微拍打晃动，发现其C相电流波形发生波动，且存在电流波动后又恢复正常的现场，A、B相电流一直正常。如图8、图9所示。

图8 C相电流波动波形

图9 C相电流波动后又恢复正常波形

在合并单元C相电流正常时，对合并单元进行轻微拍打晃动，发现其电流波形也会发生波动，初步判断合并单元内部结构存在接触不良问题。如图10所示。

图10 C相电流波动波形

2.4 插件检测

将交流输入板卡NR1407拔出后，检查外观无异常，对合并单元集成板卡及交流输入板卡间隔插头进行检查，也未见异常。

取备用交流输入板卡NR1407进行测试，合并单元输出正常，由此初步判断为交流采样板卡NR1407故障。如图11所示：

图11 备用板卡正常波形

对交流采样板卡C相电流进行反复加1 A电流测试，一直存在采样板卡电流变换器电压为0.063 V（正常电压0.0618 V），采样板卡背板插针处电压为0.042 V的情况，判断故障位置在电流变换器与背板插针之间。

2.5 电流变换器检查

进一步拆除金属挡板，对电流变换器与背板插针之间检查。板卡内共6路小互感器，其中前5路为小CT，第6路为小PT。小互感器外观均完好，电流和电压的输入引线均完好，把座端子均安装牢固、无松动。

第3路（C相）小CT的电流输入端为红、黑引线，底部通过6个管脚焊接固定于印制板上。如果管脚4、6中任一管脚焊接不可靠，则小CT信号无法传输到背板，装置无法采集到电流。管脚定义如图12所示：

图12 小CT管脚定义图

因此，对第3路（C相）小CT的焊点进行检查，发现管脚4的焊点存在虚接情况，管脚6焊接正常，无间隙，如图13所示。

图13 管脚4和管脚6的焊点情况

3 结论及建议

通过对合并单元的测试分析可知，造成此次事故的原因为交流采样板卡电流变换器第3路（C相）小CT的管脚4与印制板焊盘接触不良，合并单元输出电流时有时无，甚至出现电流突然消失的情况，导致保护装置无故障跳闸。

为避免此类事故的再次发生，保证电网安全稳定运行，建议：

（1）加强产品生产质量流程管控，包括板卡焊接管控、单板调试管控、整机调试管控、整屏校验管控以及现场调试管控等，尤其对合并单元内部小CT的选材、缠绕工艺、焊接等质量严格把关，确保产品质量管控全环节覆盖。

（2）从现场安装调试到设备运行退役，运维人员应加大产品全生命周期质量的关注力度，按产品的运行年限可制定相应的排查计划，在定检时着重检测合并单元的采样及输出，确保保护装置及自动化设备所采集的数据的准确性。