一起10 kV II段母線失壓故障分析

孔 健，宮 靜，薛 莉，趙 娜

（國網山東省電力公司曲阜市供電公司，山東 曲阜273100)

1 故障情況

2020年8月14日夜，雷雨天氣，110 kV 某變電站10 kV II 段TV 三相一次保熔斷，10 kV 59019 線路過流I段速斷跳閘，10 kV備自投裝置動作跳開#2主變10 kV 側5902 開關，但未能正確合上10 kV 母聯5900 開關，備自投失敗，導致10 kV II 母失壓，10 kV II 段母線所帶3 條10 kV 線路線失去電源，損失負荷約1.7 MW。

2 故障原因分析

2.1 基本情況

變電站10 kV 母線為單母線分段，當時運行方式為分列運行，#1主變10 kV側5901開關合閘，#2主變10 kV 側5902 開關合閘，10 kV 母聯5900 開關分閘。10 kV備自投裝置型號為CSC-246，裝置能實現母聯保護和10 kV 備自投保護功能，母聯保護未設定值不使用，裝置設有“備自投合5901”“備自投跳5901”“備自投合5902”“備自投跳5902”“保護合閘”“保護跳閘”跳合閘開出硬壓板。

2020 年7 月1 日備自投邏輯傳動試驗后正式將備自投功能投入運行，在當時運行方式時10 kV 備自投裝置方式1充電，即母聯備自投方式充電。

根據此備自投裝置定值，母聯備自投方式邏輯為：正常運行時，I、II 母均有壓，#2 主變10 kV 側5902 開 關 合 位，#1 主 變10 kV 側5901 開 關合位，10 kV 母聯5900 開關分位，當10 kV II 母線電壓低于30 V，判母線失壓，延時5.5 s 跳開#2 主變10 kV側5902 開關；檢測10 kV I 母線電壓大于70 V，即判10 kV I母線有電壓，經0.3 s延時合上10 kV母聯5900 開關，保證正常供電。為防止TV 斷線時備自投誤動，取主變10 kV 側測量電流作為母線失壓的閉鎖判據，閉鎖電流值為0.1 A。

2.2 故障現場排查情況

因雷雨天氣造成10 kV II 段TV 過電壓故障，21:12:20，A、C相一次保險熔斷，1 s后B相一次保險熔斷，造成10 kV備自投裝置內10 kV II段母線電壓為零，滿足10 kV備自投II母檢無壓的條件。

圖1 10 kV II段TV一次保險熔斷時故障波形圖

31 min后，10 kV 59019線因線路上配網開自動化TV遭雷擊造成ABC三相短路，過流I段保護動作（定值：15 A，0.12 s），動作值為Ia為34.25 A，Ib為50 A，Ic為30.75 A，并且重合閘動作成功。故障電流波形如圖2所示。

結合圖2以及由錄波器倒出的采樣數據表，如表1所示，進行分析。10 kV備自投有流閉鎖二次接線是串接的#1、#2主變10 kV側測量A相電流，10 kV II段母線所帶3條10 kV線路平常負載很小，在10 kV 59019 線保護動作前，10 kV II 母A 相二次電流為0.22 A，稍大于#2進線無流電流定值0.1 A，10 kV備自投不啟動，在10 kV 59019線跳閘且重合之后，部分負荷暫時未能啟動恢復，導致II母A相二次電流為減小至0.06 A，滿足10 kV備自投II母檢無流的條件，10 kV備自投啟動，經5.5 s的延時跳開5902開關，并經0.3 s的延時發出合10 kV母聯5900的命令，由于備自投合母聯硬壓板未在合閘投用狀態，造成合母聯5900開關失敗，10 kV II母電源未能得到恢復。

圖2 10 kV59019線三相短路時故障電流波形圖

表1 故障錄波采樣數據表

2.3 故障現場處置情況

人員對現場的一二次設備進行了檢查，對TV三相一次保險進行了更換，23:17，合上#2 主變10 kV側5902 開關，10 kV II 段母線帶電壓，隨后對3 條10 kV配電線路進行恢復送電。

3 暴露問題及責任分析

雷擊造成10 kV II 母TV 一次保險熔斷，導致10 kV 備自投II 段母線檢無壓條件成立，是此次故障的誘因。10 kV II母所帶負荷小僅為1700 kW，正常時二次電流數值就比較接近母線檢無流定值0.1 A，一旦有別的原因負荷再減少，有造成低于0.1 A的可能，不能實現有流閉鎖，會造成10 kV 備自投誤動。由于運維人員業務素質不強，不明白壓板含義，且壓板名稱不直觀易懂，是造成備自投合母聯開關壓板未能正常合閘投用是本次故障的主要原因。

4 防范措施

為減少變電站配出線路上落雷引入變電站的情況出現，就要合理設計配電線路避雷裝置的布局，加強配電線路避雷器的運維管理，定期校驗、更換。

合理分配10 kV I、II 段母線所帶負荷，避免由于負載電流過小，而小于閉鎖電流值不能實現有流閉鎖的情況出現。

將不直觀、不易理解的壓板名稱改成直觀易懂的名稱。將“保護合閘”壓板名稱改為“備自投合10 kV分段5900開關”，清晰直觀，避免運維運檢人員錯誤理解，減少誤操作，并將相鄰“保護分閘”壓板改名字為“分段保護跳、備自投跳10 kV 分段5900開關”壓板。

針對現在保護及自動裝置需要定值、控制字、軟壓板、goose 軟壓板、SV 軟壓板，出口矩陣配置等多種設定的情況，需要把這些設定準確無誤的記錄到紙面上，以定值單的形式或者以其他配置單的形式做好記錄，照單執行投用，定期照單檢查，這樣就能很好地避免工作人員在操作中漏項情況的出現。