500 kV變電站站用電系統故障原因分析及應對措施

王祥東，謝旭琛，宋 瑩

(廣東電網責任有限公司惠州供電局，廣東 惠州 516000)

0 引 言

變電站站用電系統作為變電站的重要基礎輔助設施，是變電站設備可靠工作的根本。變電站站用電系統是否正常運作，關系到變電站甚至整個電網的安全穩定運行[1]。

變電站站用電系統由站用變、380 V低壓配電屏、交流供電網絡和二次交流用電設備組成。二次交流用電設備一般包括刀閘電機電源、開關儲能電源、變壓器冷卻系統電源、照明電源、箱體加熱器電源以及變電站人員生活用電等，涉及到變電站設備運行的各個方面[2-3]。站用電一旦失壓，斷路器將失去分合閘能源，導致設備故障和停電，嚴重時導致變電站全站全停，不僅損失負荷，也給電網運行帶來了極大風險。因此，保證站用電系統的安全、可靠運行至關重要。

1 站用電系統故障原因分析

1.1 典型站用電系統電接線方式

500 kV變電站一般配置3臺站用變：2臺為35 kV等級站用變(#1、#2站用變)，分別接入站內35 kV母線，作為常用站用電源；1臺(#0站用變)接至站外10 kV電源，處于空載運行狀態，作為備用站用變，以保證供電可靠。正常情況下，#1、#2站用變各配置一條380 V母線運行，且兩條380 V母線不能互聯。當#1、#2站用變中任意一臺出現故障時，由#0站用變所配置的母線運行。站用變變低配有ATS裝置，如果工作電源失壓，可切換至備用電源，實現380 V母線電源的自動切換。

站用變壓器的高壓側、低壓側一般均配備簡單的過電流保護和零序電流保護。發生故障時，它可以斷開開關，消除故障。典型的500 kV變電站站用電系統接線簡圖，如圖1所示。

1.2 常見站用電系統故障原因分析

500 kV變電站配有3臺站用變。站用變、保護、ATS、斷路器在運行過程中可能出現故障，或站用變上級電源發生故障，均會導致380 V母線失壓，嚴重時可能導致站用電全停。以下將分析一些常見故障。

(1)主變失壓或35 kV母線故障失壓

變電站主變失壓、35 kV母線故障失壓、站外10 kV線路故障失壓，均會造成站用變失壓，最終導致站用電系統部分失壓或全部失壓。

(2)站用變壓器本體或保護故障導致設備跳閘

站用變壓器一般放置于站用變室，如果站用變室密封不嚴，進入的老鼠、壁虎等小動物可能導致設備短路跳閘。事實上，變電站因小動物導致設備跳閘的事件時有發生。此外，站用變內部絕緣老化、套管破損放電、高壓引線故障和站用變保護誤動等，均可能導致站用變跳閘。

(3)站用變變低380 V母線或主電纜故障

一般380 V配電柜內部元件布置緊湊，帶電設備間距較小，容易引起短路故障。站用變低壓側380 V母線短路、380 V主電纜出現松動或斷股、電纜外絕緣破損和電纜溝內有積水等，均可能導致站用電失壓。

(4)站用電負荷回路發生故障，回路空開不能正確跳閘，導致站用變保護越級跳閘

站用電負荷回路有多級空開，當回路發生短路或接地故障時，離故障點最近一級的空開應跳閘切除故障。發生故障時，各級空開未能正確跳開或因動作電流級差匹配不合理，將導致站用變保護動作越級跳閘，造成380 V母線失壓。

(5)站用變變低開關ATS備自投策略采用雙向自投方式

部分變電站站用變變低ATS備自投策略采用雙向自投，即#1、#2站用變可作為#0站用變的備用電源。因此，如果#0站用變失壓，可能擴大事故范圍。例如，某500 kV變電站因采用雙向自投策略，發生了一起站用交流電源全失事件[4]。

圖1 站用電系統接線圖

(6)站用變變低ATS不能正確切換或變低開關故障導致不能合閘

站用變變低母線失壓，ATS需根據動作邏輯規范動作，而站用變變低開關應正確快速分合。如果ATS或變低開關誤動或拒動，都可能造成母線失壓。

某500 kV變電站將#2站用變由運行轉為檢修，因#0站用變變低420開關欠壓脫扣器線圈被電壓擊穿燒斷，導致欠壓脫扣器銜鐵無法吸合，420開關不能合閘，造成了380 V 2M失壓事件。

2 應對措施及建議

變電站站用電失壓影響變電站的安全運行，進而導致一、二次設備故障，造成主設備停電，損失負荷。針對站用電的故障，提出以下應對措施。

(1)優化站用電負荷回路各空開的級差配合

設計階段，應明確站用電負荷回路各級空開的動作電流和動作時間，實現站用變保護、變低開關及各級空開的級差配合，避免出現下級空開動作電流大于上級空開的情況。當出現故障時，距離最近的空開應快速運作，防止故障范圍擴大。

(2)站用變變低開關ATS備自投策略采用單向自投方式

嚴禁站用變變低開關ATS備自投策略采用雙向自投方式，只能設置#0站用變作為備用電源的單向自投方式。當#0站用變失壓時，備自投不作出反應。

(3)關注ATS備自投裝置的時間匹配，定期試驗ATS備自投裝置功能，及時處理缺陷

一般站用變變低380 V母線與主控樓配電室380 V母線均設有ATS裝置。站用變變低380 V母線ATS裝置運作過程中，主控樓配電室380 V母線ATS裝置不應運作，避免主控樓配電室380 V母線ATS裝置反復切換

《廣東電網公司35 kV及以上變電站運行管理標準實施細則》中規定[5]：“站用系統備用電源自投裝置：每半年試驗一次，應使用作業表單進行試驗。”因此，需定期試驗ATS備自投裝置，檢查各設備運作情況，及時處理缺陷。試驗時，要做好設備故障預防措施。

(4)變電站配置應急發電車或應急發電機

變電站需配置應急發電車或應急發電機。當站用變失壓時，快速投入應急電源。運行人員應定期維護發電車或發電機，保證應急設備處于正常狀態。

(5)安裝大功率蓄電池

變電站可配置大功率直流蓄電池。當站用變發生故障時，通過逆變裝置，由蓄電池對380 V母線進行供電。站用變恢復正常時，切換為站用變供電。

(6)采用雙回路備用10 kV線路

采用兩條10 kV線路互為備用，且分別取自不同的變電站，提高#0站用變的供電可靠性。如果一條10 kV線路失壓，可以切換至備用10 kV回路。

3 站用電系統運行的注意事項

站用電的負荷分配、用電設備接入應注意以下事項

(1)因為#0站用變為外來電源，與#1、#2站用變的電壓相角差別大，所以#0站用變和#1、#2站用變不得并列運行。

(2)站用變變低A、B、C三相負荷應均勻分配，避免三相負荷出現較大差別。

(3)工作中需要接入電源時，應從場地檢修電源箱引接，嚴禁擅自從動力電源箱、匯控柜、機構箱等位置引接電源。

(4)接電源時應關注用電設備的功率，選擇容量相匹配的回路。

(5)加強對站用電系統的巡視，發現故障、異常時應及時處理。當380 V回路工作時，應做好防短路措施。

4 結 論

變電站站用交流電源系統是變電站安全運行的前提。站用交流電源系統故障會對變電站和電網的安全運行造成極大威脅。因此，本文結合500 kV站用電系統結構，分析站用電系統常見故障及故障的形成原因，提出針對性的應對措施，并分析站用電系統運行過程中的注意事項，以提高站用電系統的可靠性，保障站用交流電源系統安全穩定運行。