故障錄波器在異常和事故處理中的應用實例

李喜同 孟會增 馬 群 蹤 凱

（國網山東電力省公司菏澤供電公司，山東 菏澤 274000）

故障錄波器是指電力系統中用來記錄電網故障或異常時系統各點的電流、電壓等模擬量，以及開關量（狀態量）的動態變化過程的裝置[1]。故障錄波器可以在系統大擾動如短路故障、系統振蕩、頻率崩潰、電壓崩潰等發生后能夠自動記錄并反映該電氣設備安裝處各種電氣量的變化過程[2]。電力調度人員可以根據其故障錄波情況判斷電力系統設備故障或異常情況，提高事故處理的速度和準確性。目前，故障錄波器主要應用在對110kV 及以上線路跳閘后進行分析判斷，而對設備出現異常信號及35kV 線路跳閘很少應用。本文以兩次電網中相對較為少見的事故和異常為例，說明故障錄波器在35kV線路跳閘和設備出現異常信號中應用。

1 設備異常信號錄波器應用案例

1.1 異常發生

去年12月某日，地調將某220kV 變電站負荷調至另一供電區電網供電時，電網監控班遙控拉開該變電站220kV 線路211 開關后，發現該220kV 線路211 開關頻發“保護裝置異常”信號，同時該線路有功功率數據異常，于是通知相關單位現場檢查并告知調度。

1.2 調度員處理

調度人員接到監控人員匯報后及時調取了故障錄波器，發現220kV 線路211 開關B 相存在約0.5A的電流（如圖1所示）而其他兩相均為0，同時3I0約0.5A，通過比對認為該線路211 開關存在問題；調度員立即與相關技術專工進行了溝通，最后分析認為開關B 相實際沒有分閘，開關內部存在缺陷，該開關已不能運行，需及時處理；若不及時處理將影響電網的供電可靠性。于是，調度員將分析情況及時反饋至檢修單位領導。檢修單位領導也感到了缺陷的嚴重性，于是安排精干力量到現場進行檢查分析，并及時與設備廠家進行了聯系。

1.3 現場檢查

變電運維人員到現場后，檢查發現220kV 線路211 保護裝置發“TWJ 異常、保護裝置異常”信號，后備保護發“斷路器位置異常”，且均復歸不掉。檢查220kV 線路線211 開關保護裝置，開關三相TWJ位置均顯示“1”；查看保護裝置及測控裝置電流采樣信息，發現該線路兩套保護及測控裝置采樣中B相電流約0.5A，A、C 相電流為0A，符合“TWJ異常”告警條件（即開關三相TWJ 為1 時，有電流存在）。使用鉗形電流表測量保護屏及測控屏內電流二次線，結果與裝置顯示一致；查看該間隔在220kV母差裝置、220kV 故障錄波器中的采樣值，顯示該間隔B 相電流約為0.5A，A、C 相電流為0，3I0約0.5A。

查看220kV 線路211 間隔匯控柜開關指示燈顯示為分位，開關機構箱內三相開關指示均為分位，打開機構箱，發現機構連桿位置三相均一致。檢修人員現場分析判斷為B 相機構分閘到位，但滅弧室內觸頭未分開，分別向調度、變電運維室等單位作了匯報。變電運維室人員根據調度指令將211 開關隔離，為檢修做準備。

1.4 開關解體檢查

公司檢修單位立即組織相關單位及廠家技術人員制定了檢修方案，對該隱患進行了處理。對211斷路器及兩側刀閘氣室進行氣體組分檢測，未發現異常，測量開關的接觸電阻，B 相為236 微歐，說明B 相處在合閘狀態。于是，檢修部門將220kV 線路211 開關B 相進行解體。解體發現該開關B 相滅弧室動觸頭側與導氣管焊接處脫落。通過分析原因為：滅弧室動觸頭側與導氣管焊接處因工藝不良導致脫落斷裂；正好印證了調度員的判斷。經過商議決定采用重新焊接技術進行修復。

圖1 220kV 異常信號發生故障錄波情況

2 35kV 線路多重故障應用案例

2.1 事故象征

12 時13 分，某220kV 變電站的35kV 低備Ⅰ線過流Ⅰ段保護動作、開關跳閘，接著35kV 低備Ⅱ線也是過流Ⅰ段保護動作、開關跳閘，同時#2 主變35kV 側后備保護動作跳開#2 主變35kV 側開關，造成35kV 母線失壓，隨后35kV 低備Ⅰ、Ⅱ線均重合成功。

2.2 事故判斷及分析

35kV 低備Ⅰ線、低備Ⅱ線及#2 主變35kV 側開關跳閘后，監控人員通知變電運維人員檢查及相關單位帶電巡線。調度員在接到監控值班員匯報跳閘情況后，認為這不是一起簡單的線路或母線故障，僅從保護信息和開關動作情況很難判斷是什么故障，于是立即調取#2 主變故障錄波器查看故障錄波情況，其故障錄波情況如圖2所示。

圖2 35kV 線路多重故障錄波情況

從#2 主變波形圖中[3]可以看出11 時13 分56 秒632 毫秒，#2 主變B、C 相電流突然升高，判斷為發生B、C 相相間故障；11 時13 分56 秒945 毫秒，A 相電流值發生突變，說明又形成新的故障；11 時13 分57 秒020 毫秒，A、B 相電流未變而C 相電流恢復正常，結合保護信息可判斷出有開關跳閘切除部分故障；11 時13 分57 秒306 毫秒，ABC 三相電流均恢復正常波形，說明所有故障已被切除。根據故障錄波系統提供的#2 主變220kV 側波形圖信息，于是得出以下結論：①故障過程中，B、C 相故障持續388ms，A、B 相故障持續362ms，此兩種故障重疊時間為75ms，整個故障過程持續時間675ms； ②結合開關跳閘情況及保護動作行為，繼而可推出，35kV 低備Ⅰ線過流Ⅰ段保護（其定值16A，時間0.3s）動作，開關跳閘切除了發生BC 相故障的線路，隨后35kV 低備Ⅱ線過流Ⅰ段（其定值18A，0.3s）及#2 主變35kV 側后備保護（其定值12A，速斷Ⅱ時限0.6s）動作幾乎同時跳開低備Ⅱ線出線開關及#2 主變35kV 側開關，切除了發生在#2 主變35kV側相間故障；③35kV 母差保護未動作，判斷為母線 無問題，35kV 線路故障引起主變35kV 側開關跳閘。

2.3 事故處理

調度員在得出上述結論后，立即拉開35kV 低備Ⅰ線、低備Ⅱ線線路開關，合上#2 主變35kV 側開關對35kV 母線送電，從而恢復其他線路的正常供電。從調度員接到匯報到對35kV 母線恢復送電，用時約5min；較平常先現場檢查設備，然后送電，時間縮短了約30min。

2.4 現場檢查

變電運維人員現場檢查保護動作情況與調度自動化系統反應的情況一致。現場故障錄波情況與調度員查看的錄波情況也完全一致。線路巡線人員發現在35kV 低備Ⅰ、Ⅱ線#18 同塔附近，35kV 低備Ⅰ線B 相斷線，根據導線痕跡判斷為B 相導線斷線后相繼與其C 相導線發生短路，接著又與低備Ⅱ線的A 相導線發生短路，很好的印證了調度員的判斷。

3 結論

通過以上兩例電力系統發生的異常和事故，值班調度員充分利用傳至調度端的故障錄波器，調取故障錄波，結合保護信號、設備跳閘情況，很快對事故進行了準確的判斷，大大提高了事故處理的速

度和效率，不僅為電網的安全運行提供有力保障，而且為保證用戶的正常供電搶得了時間。可見，故障錄波器對值班調度員在電網發生異常或事故時十分重要。所以，我們不僅要學會故障錄波器在中性點接地系統中線路跳閘后，通過調取故障錄波信息來為設備運行維護單位快速查找故障點[4]提供幫助，而且還要學會在設備發生異常信息及中性點非接地系統中線路跳閘后如何利用好故障錄波器，快速隔離故障和恢復用戶的正常供電。

[1] 任玉佩.故障錄波器的使用及數據分析[J].山西電力,2007(z1): 34-37,50.

[2] 胡美招.淺析故障錄波器的功能及作用[J].科技創業家,2013(17): 107.

[3] 張瑞平.淺談電力系統故障分析[J].科技創新與生產力,2014(3): 55-57,59.

[4] 鐘群超.故障錄波器在變電站中的常見問題淺析[J].數字化用戶，2014(15): 41-41.