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高低壓電線(xiàn)電纜生產(chǎn)廠(chǎng)家 ——河南太平洋線(xiàn)纜有限公司
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本文以位于成都地區的35kV變電站故障為例，分析35kV供配電系統出現三相同時(shí)過(guò)流的處理方式，為今后的工作提供幫助。
本文所述的35kV變電站,所處成都地區,屬亞熱帶濕潤性季風(fēng)氣候,春季氣溫回暖早但不穩定,夏季炎熱暴雨多,秋季降溫快多綿雨,冬季干燥多云霧。該變電站服務(wù)一級供電保障單位,由兩條自有的35kV專(zhuān)用供電線(xiàn)路接入,正常運行時(shí),站內由兩套獨立的配電系統作主備用分別供電,故障或檢修時(shí)可以由35kV母線(xiàn)或10kV母線(xiàn)連接供電。整個(gè)供電系統是一座數字化的兩級變壓變電站,功能復雜、設計容量大,總供電容量達4100kVA。
此次故障的35kV供配電系統為備用的35kV紅虎臺支線(xiàn),此線(xiàn)從35kV紅虎線(xiàn)8號桿“T”形接出一條支線(xiàn)。35kV變電站微機綜合自動(dòng)化系統彈出2#主變后備保護復壓動(dòng)作告警;同時(shí),根據供電公司反饋,該35kV線(xiàn)路出現了三相同時(shí)過(guò)流的情況,無(wú)法判斷什么原因造成,必須拉閘保護并進(jìn)行檢查。
35kV紅虎臺支供電外線(xiàn)起于XX變電站35kV間隔出線(xiàn),止于35kV變電站進(jìn)線(xiàn)間隔。主要分為兩段:一段于35kV紅虎線(xiàn)8號桿處“T”接延經(jīng)廠(chǎng)區內電纜敷設到35kV紅虎臺支線(xiàn)2號桿,使用YJV22-26/35-3×150的三芯電纜,共950米,中間有一個(gè)由于廠(chǎng)區施工挖斷后對接的對接頭;另一段即35kV紅虎臺支線(xiàn)2號桿經(jīng)架空線(xiàn)路至51號終端桿進(jìn)入35kV變電站進(jìn)線(xiàn)間隔,約10千米架空線(xiàn),導線(xiàn)采用LGJ-150/20鋼芯鋁絞線(xiàn),地線(xiàn)采用GJ-35,并逐基良好接地。線(xiàn)路穿越區域經(jīng)濟較為發(fā)達,線(xiàn)路走廊絕大部分涉及當地經(jīng)濟苗圃。
站內主要有35kV變電站進(jìn)線(xiàn)間隔到35kV高壓開(kāi)關(guān)室高壓開(kāi)關(guān)柜的一段三根65米的YJV22-26/35-1×185單芯電纜、35kV高壓開(kāi)關(guān)柜到35kV/10kV戶(hù)外式有載調壓電力變壓器的一段三根20米YJV22-26/35-1×185單芯電纜、35kV高壓開(kāi)關(guān)柜到站用變的一段15米YJV22-26/35-3×120三芯電纜以及高壓開(kāi)關(guān)柜進(jìn)線(xiàn)電流互感器等線(xiàn)路及35kV高壓設備系統。
主要涉及二次控制系統、微機綜合自動(dòng)化系統等。其中WBH-822微機保護裝置具有后備與本體保護能力,可以在兩段高壓側過(guò)流、兩段低壓側過(guò)流、一段低壓側過(guò)流反時(shí)限、高壓側負序過(guò)流、低壓側負序過(guò)流、復壓開(kāi)出等產(chǎn)生動(dòng)作。具有遙測、遙信、遙脈、遙控及故障錄波功能。系統示意圖如圖1所示:
圖1 系統示意圖
值班員在值守期間,發(fā)現35kV變電站微機綜合自動(dòng)化系統突然出現“2#主變后備保護WBH-822(01.04)復壓動(dòng)作告警”的報警信息,監控系統顯示該線(xiàn)路35kV母線(xiàn)和10kV母線(xiàn)出現失壓的情況。告警截圖如圖2所示:
圖2 2#主變后備保護復壓動(dòng)作告警截圖
同時(shí),接到供電公司電話(huà),表示其系統監控顯示紅虎線(xiàn)二段出現三相同時(shí)過(guò)流的情況,監控電流達到51A左右,而該變電站的互感器變比為300∶5,即意味著(zhù)實(shí)際電流在3000A以上。
由于實(shí)時(shí)報警顯示的信息會(huì )根據信息類(lèi)別不同顯示不同顏色,而此信息為紅色,可以直接判斷該信息非常重要,涉及一次設備問(wèn)題。而供電公司監控數據更清楚說(shuō)明,該線(xiàn)路出現了嚴重故障,必須拉閘停電,進(jìn)行檢查和測試。
該線(xiàn)路屬于中性點(diǎn)直接接地系統,產(chǎn)生過(guò)流的原因可能是發(fā)生了線(xiàn)間短路或者是出現了線(xiàn)路接地的情況。根據35kV變電站以往運行故障情況及查詢(xún)各類(lèi)供電系統故障資料,出現單相過(guò)流的情況比較多,但三相同時(shí)過(guò)流的情況就相當少見(jiàn)。
根據整個(gè)輸變電系統情況進(jìn)行分析,可以把故障檢測排查分四段進(jìn)行:段即位于廠(chǎng)區內的950米三芯電纜,段為10千米的架空鋼芯鋁絞線(xiàn),第三段為變電站內35kV高壓進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜前后的電纜線(xiàn)路,第四段為35kV高壓開(kāi)關(guān)室內設備。
故障發(fā)生后,值班人員隨即巡視了整個(gè)系統。段位于廠(chǎng)區內且全部在地下管網(wǎng)內,難以肉眼發(fā)現故障,經(jīng)巡視沿線(xiàn)未發(fā)現施工等行為,管網(wǎng)未遭到破壞,中間接頭處也未發(fā)現明顯燒灼及燒焦氣味;段架空鋼芯鋁絞線(xiàn),經(jīng)巡視沿線(xiàn)并無(wú)斷線(xiàn)掉落接地或其他引起短路等情況;第三段變電站內,技術(shù)人員打開(kāi)緊湊的35kV高壓開(kāi)關(guān)室二段的背板巡視檢查線(xiàn)路,發(fā)現35kV變電站進(jìn)線(xiàn)間隔到35kV高壓開(kāi)關(guān)室高壓進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜的三根單芯電纜,35kV高壓進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜到35kV/10kV戶(hù)外式有載調壓電力變壓器的三根單芯電纜,35kV高壓進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜到站用變的一根三芯電纜的電纜和各電纜頭完好,未出現接地或擊穿現象;第四段即檢查檢測35kV高壓開(kāi)關(guān)室內設備,發(fā)現高壓開(kāi)關(guān)柜進(jìn)線(xiàn)的三組電流互感器表面及周?chē)袩飘a(chǎn)生的黑灰和少許白色異物,懷疑三組電流互感器同時(shí)擊穿放電,但該情況少見(jiàn),并不能確定就是該處故障或該處就是唯一故障。電流互感器現場(chǎng)照片如圖3所示:
圖3 巡視時(shí)發(fā)現的電流互感器狀態(tài)照片
為準確發(fā)現并確定所有故障點(diǎn),必須對線(xiàn)路及設備進(jìn)行儀器檢測。本次檢測使用ZC-7型絕緣電阻表5000V/5000MΩ和ZGF-60kV/5mA直流高壓發(fā)生器。ZC-7型絕緣電阻表5000V/5000MΩ用于測量各種變配電所、電纜、變壓器等絕緣電阻,測量設備和線(xiàn)路絕緣是否有損壞或短路現象。ZGF-60kV/5mA直流高壓試驗器是采用中頻倍壓電路,應用新的PWM中頻脈寬調制技術(shù),閉環(huán)調整,電壓大反饋。主要適用于電力部門(mén)、廠(chǎng)礦企業(yè)動(dòng)力部門(mén)、科研單位等對氧化鋅避雷器、電力電纜、變壓器、開(kāi)關(guān)等高壓電氣設備進(jìn)行直流耐壓試驗或直流泄露電流試驗。測試數據如表1、2、3、4、5所示:
表1 35kV高壓進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜到站用變的三芯電纜絕緣測試結果
|
測試對象 |
測試數據 |
測試對象 |
測試數據 |
|
A相與B相 |
＞5000MΩ |
A相與大地 |
＞5000MΩ |
|
B相與C相 |
＞5000MΩ |
B相與大地 |
＞5000MΩ |
|
C相與A相 |
＞5000MΩ |
C相與大地 |
＞5000 MΩ |
表2 35kV高壓進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜到站用變的三芯電纜耐壓測試結果
|
測試對象 |
測試電壓等級/kV |
耐壓時(shí)間/min |
泄露電流量/mA |
|
A相、B相、C相 |
35 |
1 |
0.43 |
|
A相、B相、C相 |
42 |
1 |
0.83 |
表3 35kV變電站進(jìn)線(xiàn)間隔到高壓開(kāi)關(guān)柜的三根單芯電纜絕緣測試結果
|
測試對象 |
測試數據 |
測試對象 |
測試數據 |
|
A相與B相 |
＞5000MΩ |
A相與大地 |
＞5 000MΩ |
|
B相與C相 |
＞5000MΩ |
B相與大地 |
＞5000MΩ |
|
C相與A相 |
＞5000MΩ |
C相與大地 |
＞5000 MΩ |
表4 35kV變電站進(jìn)線(xiàn)間隔到高壓開(kāi)關(guān)柜的三根單芯電纜耐壓測試結果
|
測試對象 |
測試電壓等級/kV |
耐壓時(shí)間/min |
泄露電流量/mA |
|
A相、B相、C相 |
35 |
1 |
0.02 |
|
A相、B相、C相 |
42 |
1 |
0.03 |
表5 高壓開(kāi)關(guān)柜進(jìn)線(xiàn)電流互感器絕緣電阻
|
測試對象 |
測試數據 |
|
A相與大地 |
0MΩ |
|
B相與大地 |
6MΩ |
|
C相與大地 |
5 MΩ |
根據以上測試數據可以判定35kV高壓開(kāi)關(guān)柜到站用變的電纜和35kV變電站進(jìn)線(xiàn)間隔到35kV高壓開(kāi)關(guān)柜的電纜,檢測值均符合要求,無(wú)異常。35kV高壓開(kāi)關(guān)柜進(jìn)線(xiàn)的三組電流互感器的絕緣電阻極低,不能使用。
另外,在35kV變電站進(jìn)線(xiàn)間隔處使用ZGF-60kV/5mA直流高壓試驗器對外線(xiàn)路進(jìn)行測量時(shí)也出現異常,在加壓到1000V時(shí)即出現泄流嚴重的情況,考慮是由絕緣子或氧化鋅避雷器擊穿放電。
為確定故障點(diǎn)又將紅虎線(xiàn)8號桿的T接點(diǎn)及2號桿的電纜與架空線(xiàn)分開(kāi),對紅虎線(xiàn)8號桿到35kV紅虎臺支線(xiàn)2#桿的電纜以及2#桿到35kV變電站進(jìn)線(xiàn)間隔的線(xiàn)路分別進(jìn)行了測量,電纜和線(xiàn)路檢測值均符合要求,可排除外線(xiàn)故障。測量數據如表6、7所示:
表6 35kV紅虎線(xiàn)8號桿至35kV紅虎臺支線(xiàn)2號桿的三芯電纜絕緣測試結果
|
測試對象 |
測試數據 |
測試對象 |
測試數據 |
|
A相與B相 |
＞5000MΩ |
A相與大地 |
＞5000MΩ |
|
B相與C相 |
＞5 000MΩ |
B相與大地 |
＞5000MΩ |
|
C相與A相 |
＞5000MΩ |
C相與大地 |
＞5000 MΩ |
表7 35kV紅虎臺支線(xiàn)2號桿至51號終端桿的架空線(xiàn)耐壓測試結果
|
測試電壓等級 |
A相 |
B相 |
C相 |
|
35kV |
0.135mA |
0.140mA |
0.131mA |
|
45kV |
0.255mA |
0.256mA |
0.248mA |
|
50kV |
0.360mA |
0.358 mA |
0.328 mA |
現可確定故障點(diǎn)僅有高壓開(kāi)關(guān)柜進(jìn)線(xiàn)電流互感器。該電流互感器型號為ZZBJ9-35型,電流互感器為環(huán)氧樹(shù)脂澆注全封閉產(chǎn)品,適用于額定頻率50Hz或60Hz、額定電壓35kV及以下的電力系統中,作電能計量、電流測量和繼電保護用。全封閉式柱式結構,耐污染及潮濕,尺寸小,重量輕,適用于任何位置、任意方向安裝。符合IECl85及GBl208-2006《電流互感器》標準。
采購更換3組高壓開(kāi)關(guān)柜進(jìn)線(xiàn)的電流互感器及損壞的絕緣隔板等附件,并對高壓開(kāi)關(guān)柜內器件進(jìn)行除污清潔等后通電運行正常,故障排除。
此次出現三組電流互感器同時(shí)擊穿,引起線(xiàn)路同時(shí)三相過(guò)流的情況,相當少見(jiàn)。雖意外,但也不是沒(méi)有先兆。
本35kV變電站位于四川盆地,根據成都市氣象臺(站)的歷年氣象資料,其主要的氣象數據如表8所示:
表8 成都市氣象臺(站)的氣象數據
|
項目 |
參數值 |
項目 |
參數值 |
|
平均氣溫/℃ |
15.9 |
大積雪深度/cm |
9.0 |
|
氣溫/℃ |
-5.4 |
積雪日 |
0.3 |
|
氣溫/℃ |
38.1 |
年平均降雨日數 |
125.0 |
|
年平均相對濕度/% |
82.0 |
平均霧日 |
42.4 |
|
年大相對濕度/% |
90.0 |
多霧日 |
101 |
|
年小相對濕度/% |
77.0 |
平均雷暴日 |
26.2 |
|
年平均降水量/mm |
1012.4 |
多雷暴日 |
42 |
|
日大降水量/mm |
178.3 |
平均降霜日 |
20.6 |
|
年均蒸發(fā)量/mm |
1139 |
多降霜日 |
25.0 |
從表8可以看出,本地氣候溫和,雨量充沛,降雨主要集中在夏、秋季,冬天降雨很少,但空氣潮濕多霧,每次霧持續時(shí)間長(cháng)且含水量較大。電流互感器又位于2008年汶川大地震后搶建的臨時(shí)板房建筑內,距今箱體變電站運行已有10年多。根據系統以往故障情況總結,由于箱體房空間狹窄,通風(fēng)通氣性差,造成濕氣聚集無(wú)法消散,且無(wú)檢修空間,對于設備運行情況的變化也無(wú)法及時(shí)發(fā)現,雖有空調、除濕器等除濕設備,但因本地氣候濕潤,及房屋結構限制,效果并不佳,柜內潮氣濕度一直較高,長(cháng)期存在凝露現象。此高壓開(kāi)關(guān)柜進(jìn)線(xiàn)電流互感器也運行了數年,絕緣性能降低,加上潮氣和凝露,終造成三組電流互感器均發(fā)生高壓擊穿故障。
為徹底解決設備環(huán)境潮濕、設備巡視檢修困難的問(wèn)題,現正在加緊改造整個(gè)變電站的建筑,建設長(cháng)41米、寬21.5米,高7.5/10.5米,建筑體積約119258立方米框架式設備房,并按現有的設備布局而分設有1#主變壓器室、2#主變壓器室、二次設備室、35kV配電室、10kV配電室、10kV變壓器室、設備房間等,設備用房建成后將拆除現有的窄小的設備用活動(dòng)板房,拆除原地板,使變電站設備間空間加大,便于通風(fēng)散氣,減少設備的潮濕度,高壓設備的運行環(huán)境,有效解決影響高壓設備安全運行的潮濕及通風(fēng)不好的問(wèn)題,擴大運行維護空間,降低系統設備運行風(fēng)險。（EDN）
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