一起220kV線路故障跳閘引起母線故障的思考

李雪

（南京供電公司電力調(diào)度中心，江蘇南京210000）

2009年5月9日，南京電網(wǎng)發(fā)生了一起電網(wǎng)事故，一條220kV線路故障跳閘引起GIS母線故障。在電力調(diào)度中心當(dāng)值調(diào)度員的正確指揮下，事故得以迅速、正確和圓滿地解決。目前，南京電網(wǎng)的GIS設(shè)備越來(lái)越多，但是GIS設(shè)備故障處理的經(jīng)驗(yàn)并不豐富。GIS設(shè)備的故障處理方法和以前的室外設(shè)備并不完全相同。該事故及其處理過(guò)程從側(cè)面暴露了在新形勢(shì)下電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行管理工作中的一些新問(wèn)題，引起了對(duì)電網(wǎng)事故處理的一些新問(wèn)題的思考。

1 事故簡(jiǎn)介

5月9 日220kV仙鐘4544線路跳閘重合成功，隨后仙鶴變220kV母差保護(hù)動(dòng)作跳副母線所有運(yùn)行開(kāi)關(guān)。

（1）20:42220kV仙鐘4544線路發(fā)生A相單相接地故障，保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)4544開(kāi)關(guān)，重合成功。故障測(cè)距7.85 km。

（2）5s后，仙鶴變仙鐘4544保護(hù)再次動(dòng)作，A相單相接地。故障測(cè)距為0.02 km。同時(shí)仙鶴變220kV母差保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)副母線上所有運(yùn)行開(kāi)關(guān)。（仙上2940、仙堯2564、仙龍2Y46、仙鐘4544、220kV母聯(lián)2510、2號(hào)主變變一側(cè)2502開(kāi)關(guān)跳閘）。

（3）仙鶴變220kV母差保護(hù)動(dòng)作起動(dòng)遠(yuǎn)跳，鐘山變鐘仙4544開(kāi)關(guān)、堯化門(mén)變堯仙2564開(kāi)關(guān)、龍王山變龍仙2Y46開(kāi)關(guān)三相跳開(kāi)。圖1所示事故發(fā)生后仙鶴變220kV系統(tǒng)方式圖。

仙鶴變?cè)谀暇?20kV電網(wǎng)中所處的地理位置如圖2所示。

事故造成仙鶴變2號(hào)主變失電，仙鶴變10kV備自投、110kV亞?wèn)|變、棲霞變、九鄉(xiāng)河變備自投動(dòng)作成功。110kV旺佳變2號(hào)主變失電。南京東牽引站失去一路110kV電源。

仙鶴變110kV運(yùn)行方式如圖3所示。

2 事故處理過(guò)程

仙鶴變220kV母差保護(hù)與仙鐘4544線路保護(hù)在故障中都檢測(cè)到故障電流，跳開(kāi)相應(yīng)設(shè)備的開(kāi)關(guān)。因此按照邏輯推理，故障有以下可能：

(1)故障點(diǎn)位于220kV仙鐘4544線路上；

(2)故障點(diǎn)位于仙鶴變220kV母差范圍內(nèi)。

電網(wǎng)發(fā)生兩點(diǎn)同時(shí)故障的可能性小，很有可能是一點(diǎn)故障的連鎖反應(yīng)。

基于上述判斷，調(diào)度員命令仙鶴變值班人員對(duì)跳閘設(shè)備和相關(guān)保護(hù)動(dòng)作的正確性進(jìn)行詳細(xì)檢查，排除保護(hù)誤動(dòng)的可能。故障初步判斷在鐘仙4544間隔內(nèi)，但因?yàn)橄生Q變220kV母線及其出線開(kāi)關(guān)和刀閘均是G1S設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)不具備立即對(duì)跳閘設(shè)備進(jìn)行外部檢查的條件，因此不能排除220kV副母線及其余出線間隔存在故障點(diǎn)的可能性，也不能排除鐘仙4544線路存在故障點(diǎn)的可能性。

為了盡快恢復(fù)對(duì)用戶的正常供電、減少電網(wǎng)停電損失，同時(shí)也為最大限度地恢復(fù)設(shè)備的正常運(yùn)行，調(diào)度員考慮通過(guò)110kV電源恢復(fù)送電。110kV堯鶴線722為110kV聯(lián)絡(luò)線，正常方式下仙鶴變側(cè)充電，堯化門(mén)變側(cè)熱備用。堯鶴線722導(dǎo)線型號(hào)為L(zhǎng)GJ-185，線路正常載流能力為487A（20℃）。事故前，仙鶴變2號(hào)主變110kV側(cè)約有50MW負(fù)荷。110kV堯鶴線722可以作為送進(jìn)仙鶴變110kV II母線的電源。

當(dāng)值調(diào)度員進(jìn)行了如下操作：

（1）仙鶴變2號(hào)主變變二側(cè)702開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)熱備用；

（2）堯化門(mén)變堯鶴線722開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)行帶負(fù)荷，110kV旺佳變2號(hào)主變、棲霞變棲江2號(hào)線746恢復(fù)送電；堯鶴線722線路送進(jìn)仙鶴變110kV II母線轉(zhuǎn)供出線（保證鐵路南京東牽引變雙電源）；

（3）通知仙鶴變檢查220kV母線間隔設(shè)備；

（4）通知輸電運(yùn)檢中心鐘仙2號(hào)線帶電查線。

輸電中心查線后發(fā)現(xiàn)仙鐘2號(hào)線40號(hào)桿A相減號(hào)側(cè)防振錘有放電痕跡，且導(dǎo)線上仍殘留燒融薄膜殘片，并在鋼管桿下方發(fā)現(xiàn)零星散落的薄膜殘片。仙鐘2號(hào)線40號(hào)桿距鐘山變7.6 km，和故障測(cè)距值基本一致，從現(xiàn)場(chǎng)和登桿情況分析，第一次線路跳閘原因可能是異物飄至A相導(dǎo)線上導(dǎo)致導(dǎo)線對(duì)橫擔(dān)放電，引起線路跳閘。

檢修人員對(duì)仙鶴變相關(guān)GIS間隔氣室SF6氣體分析，發(fā)現(xiàn)仙鐘2號(hào)線A相斷路器氣室內(nèi)靜觸頭側(cè)有嚴(yán)重放電現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)仙鶴變4544開(kāi)關(guān)氣室現(xiàn)場(chǎng)解體檢查檢修人員得出分析報(bào)告，仙鶴變4544開(kāi)關(guān)重合約6s后開(kāi)關(guān)靜側(cè)均壓環(huán)表面（起弧點(diǎn)）與筒體內(nèi)壁之間放電（接地點(diǎn)），形成電弧通道，高能電弧作用引起金屬材料局部融化，金屬融化物發(fā)生噴濺，引發(fā)短路故障。

短路發(fā)生時(shí)，220kV母差保護(hù)動(dòng)作。第二次故障原因?yàn)橄生Q變鐘仙4544線路瞬時(shí)故障重合后開(kāi)關(guān)短路，證實(shí)了調(diào)度員判斷正確。

3 事故引發(fā)思考及建議

3.1 封閉式（GIS）母線故障處理總結(jié)及注意事項(xiàng)

根據(jù)省調(diào)調(diào)度規(guī)程，在處理GIS母線故障時(shí)應(yīng)該按照以下步驟執(zhí)行：

（1）封閉式（GIS）雙母線一組母線故障，經(jīng)外部檢查，未查到故障點(diǎn)，應(yīng)禁止各元件冷倒母線，有條件時(shí)可進(jìn)行零起升壓及升流。

（2）封閉式雙母線一組母線故障，造成用戶停電，經(jīng)外部詳細(xì)檢查未發(fā)現(xiàn)故障跡象，有關(guān)設(shè)備的SF6壓力表計(jì)指示正常，無(wú)其他異常時(shí)，可采用如下辦法處理：

①將停電負(fù)荷全部轉(zhuǎn)移，但禁止各元件冷倒母線；

②封閉式母線上設(shè)備發(fā)生故障，必須由設(shè)備主管單位查清并修復(fù)故障或隔離故障點(diǎn)后方能試送；

③如設(shè)備主管單位匯報(bào)查不到故障，但調(diào)度確認(rèn)該設(shè)備跳閘時(shí)確有故障（如該設(shè)備主保護(hù)動(dòng)作，系統(tǒng)有波動(dòng)，故障錄波裝置動(dòng)作等），調(diào)度應(yīng)將故障情況、保護(hù)動(dòng)作情況、用戶停電情況、故障波裝置動(dòng)作情況等匯報(bào)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)，進(jìn)一步采取試驗(yàn)措施，然后由分管領(lǐng)導(dǎo)決定是否試送電。

（3）封閉式單母線分段，其中一組母線故障或封閉式單母線（指無(wú)分段開(kāi)關(guān)者）故障后，可按上述辦法處理。

當(dāng)母差保護(hù)動(dòng)作跳閘時(shí)，首先要排除母差保護(hù)誤動(dòng)及非故障跳閘的可能。母線故障時(shí)，故障電流很大，在母差保護(hù)動(dòng)作的同時(shí)，相鄰線路、元件都會(huì)啟動(dòng)或發(fā)信，故障錄波器因其具有更高的靈敏度而必然啟動(dòng)，如果相鄰線路、元件保護(hù)不啟動(dòng)或很少啟動(dòng)，故障錄波圖上沒(méi)有明顯的故障波形，則可認(rèn)為母差保護(hù)有誤動(dòng)可能或因其他原因造成非故障跳閘。

同時(shí)調(diào)度應(yīng)要求現(xiàn)場(chǎng)值班人員對(duì)故障母線及連接于母線上的設(shè)備進(jìn)行認(rèn)真檢查，努力尋找故障點(diǎn)并設(shè)法排除。切不可在故障點(diǎn)尚未查明的情況下貿(mào)然將停電線路冷倒至健全母線，以防止擴(kuò)大故障。只有在故障點(diǎn)已經(jīng)隔離，并確認(rèn)停電母線無(wú)問(wèn)題后，方可對(duì)停電母線恢復(fù)送電。

3.2 對(duì)GIS設(shè)備事故處理方法及建議

本次事故處理的難點(diǎn)之一在于仙鶴變的220kV母線及其出線開(kāi)關(guān)和刀閘均是GIS設(shè)備，并且故障點(diǎn)位于GIS設(shè)備內(nèi)部。

GIS設(shè)備特有的全封閉性和內(nèi)部的不可見(jiàn)性導(dǎo)致了現(xiàn)場(chǎng)不可能立即對(duì)跳閘設(shè)備的外部情況進(jìn)行必要的檢查，即現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法從外觀上判斷設(shè)備是否具有故障點(diǎn)。而根據(jù)省調(diào)調(diào)度規(guī)程第三章第五節(jié)：當(dāng)GIS設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，必須查明故障原因，同時(shí)將故障點(diǎn)進(jìn)行隔離或修復(fù)后對(duì)GIS設(shè)備恢復(fù)送電。

由于上述原因，在本次事故處理中，即使調(diào)度員正確判斷與隔離了故障點(diǎn)，也不能立即恢復(fù)其他設(shè)備的正常運(yùn)行，而需采取利用線路對(duì)側(cè)開(kāi)關(guān)對(duì)停電設(shè)備進(jìn)行逐段試充電來(lái)排除故障點(diǎn)的存在，這延緩了事故處理的進(jìn)程。

目前GIS設(shè)備已經(jīng)廣泛應(yīng)用于全國(guó)各級(jí)電網(wǎng)，若考慮電網(wǎng)遭遇大型破壞性事故、可抗拒的自然災(zāi)害，能否迅速判斷和確認(rèn)GIS設(shè)備內(nèi)部是否存在故障點(diǎn)，將極大地影響電網(wǎng)事故處理的進(jìn)程，甚至可能影響到區(qū)域電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

建議廣泛收集GIS設(shè)備的運(yùn)行和事故處理實(shí)例，重新修編或修訂調(diào)度規(guī)程，詳細(xì)列舉各類(lèi)不同GIS設(shè)備的事故處理規(guī)范，為GIS設(shè)備的事故處理給出指導(dǎo)性意見(jiàn)，以便各級(jí)調(diào)度和運(yùn)行值班人員在工作中能做到有章可循、有據(jù)可查。

4 結(jié)束語(yǔ)

在本次事故處理中，調(diào)度員在接到了事故情況匯報(bào)、準(zhǔn)確排除各種非人為因素干擾后，敏銳地判斷出故障點(diǎn)在鐘仙4544間隔內(nèi)，這一判斷為本次事故的正確處理打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因此，建議為進(jìn)一步提高培訓(xùn)質(zhì)量，應(yīng)建立完備的培訓(xùn)機(jī)制，包括建立調(diào)度員個(gè)人培訓(xùn)資料和培訓(xùn)數(shù)據(jù)庫(kù)，擬定培訓(xùn)計(jì)劃、培訓(xùn)內(nèi)容和培訓(xùn)考核標(biāo)準(zhǔn)。不僅進(jìn)行日常操作方面的培訓(xùn)，還應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行各類(lèi)反事故演習(xí)，使調(diào)度員具備對(duì)緊急狀態(tài)和復(fù)雜電網(wǎng)事故的識(shí)別和處理能力。

[1] 江蘇省電力調(diào)度規(guī)程[S].2009.

[2] 李堅(jiān).電網(wǎng)運(yùn)行及調(diào)度技術(shù)問(wèn)答[M].北京：中國(guó)電力出版社，2003.

[3] 陳慧坤.由一起電網(wǎng)事故處理引起的思考[J].電力建設(shè)，2006（6）.