某水電站主變高壓側電壓互感器C相電壓異常分析與討論

雅礱江流域水電開發有限公司 丁澤濤

2014至2019年以來，某水電站監控系統多次短時報“GIS#1主變高壓側Ubc、Uca 線電壓越低限”、“5014開關保護裝置異常報警”信號。經檢查確認，5014開關保護裝置異常報警原因均為#1主變高壓側C 相電壓短時降低導致。2019年1月5日05點28分19秒，監控系統報“#1安控裝置PT 斷線”，持續時間約6分35秒，導致該水電站1號安控裝置閉鎖及對應變電站安控裝置異常報警，同時也伴有“5014開關保護裝置異常報警”信號。經現場檢查確認，報警原因均為#1主變高壓側C 相電壓降低、自產零序電壓異常。針對此異常現象，結合歷次異常事件數據對511YH C 相電壓異常開展進一步檢查和分析。

1 事件經過

2017年3月16日03時04分、03時05分、03時23分、04時56分、06時07分、08時28分，CCS 多次發“1號主變高壓側線電壓Ubc475.82kV 低限報警、超低限報警，1號主變高壓側線電壓Uca475.55kV 低限報警、超低限報警”等信號。查詢歷史數據發現，06時07分15秒報警事件時刻511YH Ua 為306.30 kV、Ub 為306.80kV、Uc 為242.75kV，檢查1號主變及相關500kV 一次設備運行正常。

經提取歷史數據分析發現，#1主變高壓側線電壓Ubc、Uca 越低限事件在2014年、2015年、2016年、2017年、2018年分別發生13次、2次、0次、2次、0次，且每次發生時均伴有GIS 開關或隔刀動作。但每次GIS 開關或隔刀動作不一定出現#1主變高壓側線電壓Ubc、Uca 越低限報警，仍存在一定偶然性。為進一步確定報警原因，根據某水電站GIS 500kV設備操作時GIS#1主變高壓側線電壓越低限報警、5014開關保護裝置異常報警檢查處理方案，于2018年4月19日對GIS#1主變高壓側電壓互感器511YH相關外部二次回路（自LCP2以外）檢查，包括電纜芯線核對、絕緣測試、端子緊固與更換等，確認二次回路、元件及電纜無異常。

2018年5月10日19時41分，當運行操作合上50122刀閘后，CCS 再次瞬報“1號主變高壓側線電壓Ubc498.40kV 低限報警、超低限報警”、“1號主變高壓側線電壓Uca498.04kV 低限報警、超低限報警”，5s 后恢復正常。現場檢查511YH、5014、5013開關一、二次設備運行正常。為更直觀捕捉電壓變化趨勢，分別于2018年5月11日與2018年5月20日，將511YH 二次繞組接入故障錄波儀內對異常電壓波形進行捕捉。

經統計，從2016年12月17日5014開關保護改造投運后多次報PT 斷線異常報警信號及具體報警次數為：2017年1月至2018年1月0次；2018年2月1次，持續時間（秒）5；2018年3月3次，持續時間（秒）2、6、2；2018年4月1次，持續時間（秒）3；2018年5月至10月0次；2018年11月1次，持續時間（秒）2；2018年12月5次，持續時間（秒）2、3、2、2、2；2019年1月1日至7日6次，持續時間（秒）3、5、3、11、4、10。自2018年5月31日安控裝置改造投運后，1號安控裝置在2019年1月5日5點28分和18點47分分別發生兩次PT 斷線報警，持續時間分別為6分35秒和24秒。

2 檢查處理過程

2.1 511YH 一次部分檢查

2013年12月，GIS 5013開關大修時從送出線路出線套管處對511YH 分相施加317.5kV 電壓，加壓時間15min，試驗合格。

2018年4月14日，檢修班組對511YH 進行了一、二次繞組直流電阻、絕緣電阻和極性、變比試驗，試驗數據如表1。其中，由于測試時串入大地回路，測量變比偏差在-1.3至-1.0之間，均超過其0.2級的規定，但三相偏差基本一致。經與同類型的512YH、513YH 試驗數據進行對比，各試驗數據變化不大。因現場受到試驗設備及運行工況條件限制，該次檢查暫未對511Y 開展交流耐壓、勵磁特性試驗以及在線局放的實時監測，且故障具有瞬時性，因此暫不能完全排除511YH本體異常。

表1 511YH 試驗記錄表

2.2 二次回路接地檢查

按照《某水電站GIS500kV 設備操作時GIS#1主變高壓側線電壓越低限報警、5014開關保護裝置異常報警檢查處理方案》完成了對二次回路及設備（監控部分）、二次回路及設備（保護部分）的檢查。二次回路檢查內容包括5013開關現地控制屏LCP2、GIS 模擬屏MCP、接口屏IFP、GIS開關站現地控制單元9LCU、#1安控裝置、#2安控裝置、5014開關保護裝置、5013開關保護裝置二次回路核對、絕緣測試、端子緊固及更換、接地核查等。同時，在5013開關現地控制屏LCP2內加裝等電位接地排，將1號主變高壓側9-1PT 的二次回路接地點由保護接地排改接入等電位接地排。

2.3 9LCU電度表測量回路檢查

9LCU 內511YH 二次側電壓由電度表測得，CCS 多次報Ubc、Uac 電壓越低限，Uab 電壓正常。經5月12日至5月22日故障錄波信息可知，511YH 二次側繞組不單是第一組繞組C 相電壓出現越低限情況，第二組繞組C 相同樣出現越低限情況，初步排除測量元件問題。

2.4 臨時錄波檢查情況

自2018年5月12日開始，在GIS 現地控制屏接入臨時故障錄波儀，實時監測GIS 開關操作時511YH 的波形，錄波情況如下。

圖1 511YH 二次繞組接線圖

2018年5月12日5043開關分閘，錄波發現511YH第一繞組C 相電壓有明顯下降，第一繞組C 相電壓最低下降至約46V（正常值約為60V），其中3次諧波值達12%（圖2），其中1、2、3通道分別為第一繞組A 相、B 相、C 相，5、6、7通道分別為第二繞組A 相、B 相、C 相；2018年5月16日50331隔 刀分閘，錄波發現511YH 第二繞組C 相有明顯電壓下降，第二繞組C 相電壓最低下降至約50V（正常值約為60V），其中3次諧波值達8%（圖3），其中1、2、3通道分別為第一繞組C 相、第二繞組C 相、第三繞組C 相。

圖2 511YH 電壓異常波形圖

圖3 511YH 電壓異常波形圖

2018年5月22日9時4分左右，GIS 無任何操作，錄波發現511YH 第二繞組C 相電壓有明顯下降（圖4），其中1、2、3通道分別為第一繞組C 相、第二繞組C 相、第三繞組C 相；2018年5月22日50121隔刀合閘，錄波發現511YH 第一繞組C 相電壓、第二繞組C 相電壓有明顯下降，但第一繞組持續時間很短（圖5），其中1、2、3通道分別為第一繞組C 相、第二繞組C 相、第三繞組C 相。

圖4 511YH 電壓異常波形圖

圖5 511YH 電壓異常波形圖

圖6 511YH 電壓異常波形圖

2019年1月6日，在LCP2屏內斷開了511YH 的第二繞組負荷，此時C 相電壓仍然有降低，基本排除LCP 屏至負載側二次回路對511YH C 相電壓降低的影響。在LCP2屏內斷開511YH 的第二繞組負荷后電壓異常（圖6），其中1、2、3、4通道分別為第二繞組A 相、B 相、C 相及自產零序電壓。

3 檢查結論和處理建議

5014開關保護和安控裝置PT 斷線報警判據如下：安控裝置SCS-500E、5014開關保護PCS-921A 的PT 斷線報警定值分別為3U0大于5.56V、延時5s 報警，3U0大于8V、延時1.25s 報警；PT 斷線恢復定值分別為3U0恢復正常后瞬時返回，3U0恢復正常后延時2s 后返回。

綜合監控系統GIS#1主變高壓側Ubc、Uca 線電壓越低限、5014開關保護裝置異常報警及安控裝置異常報警等事件，結合檢查情況及波形數據分析，初步判斷511YH 本體至LCP2屏段存在異常。為徹底消除設備隱患，建議對511YH 本體、本體至LCP2屏段二次回路進行徹底檢查，必要時進行更換建議采用自PT 端子屏向負荷輻射方式，對GIS 全部電壓互感器二次回路進行統一改進，保證各二次回路規范、獨立、簡潔、清晰。