一起雷擊引起110kV變電站全停事故的分析

楊　珊　卓　琛　林 魁　林 毅

?

一起雷擊引起110kV變電站全停事故的分析

楊珊1卓琛2林 魁1林 毅1

（1. 國網舟山供電公司，浙江舟山 316000；2. 浙江浙能中煤舟山煤電有限公司，浙江舟山316131）

本文詳細分析了一起雷擊110kV變電站同桿架設的兩條進線引起全站停電的事故，探討了該事故繼電保護動作過程和全站停電原因，并根據變電站實際的運行特點，提出了相應的整改措施。

雷擊；動作過程；原因分析；整改措施

小島地區氣候多變，春夏季多雷雨天氣，變電站運行條件較惡劣，經常會發生雷擊事件，損害了變電站的設備，影響了電網的可靠穩定運行。2016年3月8號13時29分，某110kV變電站同桿架設的兩條進線被雷擊后，線路保護動作，且重合條件不滿足，引起全站停電。

1 基本情況

1.1 變電站運行情況

該110kV變電站主接線方式如圖1所示。變電站實際運行時，昌洋1967線開關帶110kV Ⅰ段母線運行，惠洋1914線開關帶110kV Ⅱ段母線運行，110kV橋開關合位，#1主變10kV開關、#2主變10kV Ⅱ甲開關和#2主變10kV Ⅱ乙開關運行。昌洋1967線和惠洋1914線為同桿架設進線，110kV、10kV設有備自投裝置，110kV昌洋1967線和惠洋1914線線路保護裝置為北京四方繼保自動化股份有限公司的CSC-163A。

圖1 110kV變電站主接線

1.2 保護動作情況

2016年3月8日13點29分34秒，昌洋1967線差動保護動，動作報文如下。惠洋1914線兩側保護動作情況與昌洋1967線一樣，BC相間短路，差動保護動作于跳閘。

昌洋1967線本側變電站（該110kV變電站）保護動作報文：

[01] 2016-03-08 13:29:34.812

2ms 保護啟動

[02] 14ms 分相差動出口

ICDa=0.0432A ICDb=23.50A

ICDc=21.00A

[03] 19ms 對側差動出口

[04] 三相差動電流

IA=0.0432A IB=42.00A IC=27.38A

[05] 三相制動電流

IA=1.945A IB=37.25A IC=40.00A

[06] 故障相電流

IA=0.9063A IB=2.328A IC=7.563A

[07] 故障相電壓

UA=69.50V UB=1.977V UC=7.256V

其故障錄波記錄的波形如圖2所示。

圖2 昌洋1967線本側故障錄波圖形

昌洋1967線對側變電站（某220kV變電站）保護動作報文：

[01] 2016-03-08 13:29:34.804

2ms 保護啟動

[02] 20ms 分相差動出口

IA=0.0000A IB=9.375A IC=8.375A

[03] 23ms 對側差動出口

[04] 三相差動電流

IA=0.0000A IB=16.75A IC=10.94A

[05] 三相制動電流

IA=0.0000A IB=16.75A IC=10.94A

[06] 1103ms 重合出口

[07] 測距阻抗

X=2.172WR=0.6328W

BC相

[08] 測距

L=14.25km BC相

其故障錄波記錄的波形如圖3所示。

圖3 昌洋1967線對側故障錄波圖形

2 原因分析

深入分析保護動作報文以及故障錄波文件，可以看出，13時29分34秒，該110kV變電站昌洋1967線和惠洋1914兩條進線同桿架設的位置遭到雷擊，引起BC相間短路，差動保護動作，跳開開關三相，開關未重合，110kV Ⅰ、Ⅱ段母線均失電，備自投未動作，全所失電。昌洋1967線和惠洋1914線對側變電站保護動作跳閘后，線路重合成功，對側開關合位。

通過仔細檢查現場實際情況和保護動作情況我們可以知道，該110kV變電站全停的原因有以下幾點：①直接原因，通過仔細檢查線路與變電站內各設備，未發現故障以及其他可能引發停電的原因，且當天發生大面積閃電打雷現象，打雷時間與變電站停電時間一致，因此，可判定停電的直接原因是雷擊；②間接原因，兩條進線為同桿架設，根據保護動作報文顯示故障地點，可以看出，雷擊發生時，雷擊部位正好為進線架設的桿塔地點，導致兩條進線同時遭受雷擊；③根本原因，該110kV變電站是負荷站，其線路重合閘宜采用檢同期方式，但是昌洋1967線和惠洋1914線均未安裝線路壓變，保護裝置只取了母線電壓，未采集線路電壓，無法實現檢同期，即無法實現重合閘功能，因此該裝置重合閘功能并未投入，所以線路跳閘后。即使瞬時故障消失，也無法重合，引起了全站停電的嚴重后果。

3 整改措施

可采取以下整改措施防止變電站同桿架設進線同時停電的情況。

3.1 加強避雷措施

小島春夏季節雷電天氣頻繁，各個變電站遭受雷擊的事情時有發生，線路避雷通常采取安裝避雷器和避雷線的措施，變電站內也有避雷針和避雷器，但是雷擊現象復雜，繞擊波和輻射波會繞過避雷線對線路造成損害，因此，可加強避雷措施，降低雷擊概率。

3.2 更改線路架設方

春夏季節，小島雷電天氣較多，雷電引起停電現象多有發生，且故障現象復雜多變，如果兩條線路同桿架設，很容易引起兩條線路同時被雷擊，極大地增加了停電的風險。尤其對于該110kV變電站之類的終端變來說，兩條進線為變電站提供電源，一旦兩條進線同時停電，則會引起全所停電，后果十分嚴重。所以，對于此類變電站，宜采用更加安全的方式敷設架線。可以將兩條進線分別獨立架設，離開一定的安全距離，避免兩條進線同時遭受雷擊停電。也可以采用地下敷設的方式，將進線埋入地下，徹底避免雷擊的可能。

3.3 加裝線路壓變

該變電站全站停電的根本原因在于變電站兩條進線未安裝線路壓變，從而無法設置重合閘功能，導致線路短時間故障后未進行重合閘。因此，為解決根本原因，應對惠洋1967線進行停電處理，安裝線路壓變，將線路電壓接入保護，用于線路重合閘判斷條件，同時將保護裝置線路重合閘方式整定為“檢母線無壓線路有壓”，并投入重合閘功能，實現線路重合。

根據現場實際勘察可知，該110kV變電站內避雷設施齊全，且兩條進線也安裝了避雷器和避雷線，如果要加強避雷措施只能重復增加避雷線，冗余且效果不大。該站建站已久，且位于居民小區住宅之間，無論是改兩條進線同桿架設為異桿架設還是改為地下敷設電纜，都是勞民傷財的舉動，不宜采取。而采用增設重合閘方式則是最經濟簡單且可靠的方法，線路重合閘的投入方式一般分為檢無壓方式和檢同期方式，通常檢無壓方式用在電源側，而終端變則采取檢同期的方式。該站由于歷史原因，未安裝線路壓變，也未設置重合閘，且從多方面考慮，對該站昌洋1967線安裝線路壓變，增設重合閘方式，且設為檢同期方式，當再次遇到兩條進線同時停電的情況，昌洋1967線對側檢無壓重合閘成功，本側則會檢同期重合，該站備自投條件滿足動作后，兩條110kV母線就帶電了。

4 結論

電力系統中存在著很多僅靠兩條進線供電的終端變電站，兩條進線同桿架設會大幅度增加同時發生故障概率，因此，應避免兩條進線同桿架設。同時，重合閘是線路瞬時故障后保護電網穩定運行的重要措施，是提高電網可靠性的主要手段[1]，防止了短時間故障引起永久性停電的情況，對于經常性發生雷電現象的小島變電站來說尤為重要，線路壓變是變電站的重要設備，更是繼電保護裝置重合閘可靠動作的必要設備，是電網穩定運行的關鍵因素。應從多方面詳細考慮，積極完善變電站重合閘功能，同時保證線路壓變的安全可靠性，避免類似事故再次發生。

[1] 馮良韜. 關于110kV變電站雷擊停電事故的分析 [J]. 企業技術開發: 中旬刊, 2015(3): 93-94.

The Analysis of 110kV Substation Blackout Accident because of the Lightning

Yang Shan1Zhuo Chen2Lin Kui1Lin Yi1

(1. State Grid Zhoushan Power Supply Company, Zhoushan, Zhejiang 316000;2. Zhejiang Zheneng Zhongmei Zhoushan Caol & Electricity Co., Ltd, Zhoushan, Zhejiang 316000)

This article analyzes a 110kV substation blackout accident because of the two parallel lines on the same tower were struck by lightning, discusses the operation process of the relay protection and the reason of station blackout accident, and according to the actual substation operation characteristics, puts forward the corresponding improvement measures.

struck by lightning; operation process; fault analysis; preventive measures

楊 珊（1988-），女，陜西省寶雞市人，碩士研究生，從事電氣設備檢修工作。