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    變電站直流屏輸入側交流電源故障引起直流母線電壓異常案例分析

    編輯:本站原創    發布日期:2018-03-21

     一、故障簡述

    某日,山西某110kV變電站直流電源運維人員進入該站巡視后發現直流電源系統“電源消失”,充電屏交流電源1路斷路器及2路斷路器均在脫口斷開位置。經檢修人員到達現場檢查后,充電裝置的兩段交流電源在接線時相序接錯;當交流屏切換以后,充電屏兩路交流電源同時帶電,造成相間短路,直流充電裝置失電;直流負荷均由蓄電池組供電,放電幾小時后蓄電池組容量下降,致使直流母線電壓異常。
    二、故障原因分析
    1. 系統組成與運行方式
    該站直流系統操作電壓為DV220V,采用單母線接線運行方式。配置1組圣陽蓄電池104只,容量200Ah;配置1組充電裝置,充電裝置4臺K2B10L充電模塊,充電裝置交流配電單元由兩路交流電源輸入,切換方式采用互投互備零秒切換。
    4臺K2B10L充電模塊整流后接入直流母線,蓄電池組經熔斷器FU1、FU2后并入直流母線,經各饋線直流斷路器回路分別帶變電站內所有保護、控制、事故照明、UPS等負荷,經常性負荷大約5A。
    2. 故障描述
    (1)外觀檢查情況。直流屏檢修人員現場仔細檢查后發現交流互投回路接觸器有短路電弧灼傷痕跡。
    (2)試驗檢測情況。直流屏檢修人員對該站直流電源系統進行全面檢查:
     1)發現交流互投回路接觸器有短路電弧灼傷痕跡;
    2)經萬用表測量交流母線并無短路現象,交流互投控制回路工作正常,經1路交流電源試送電后站內直流母線電壓正常,直流充電裝置輸入、輸出回路正常?;九卸ㄖ绷麟娫聪到y“電源消失”是由于交流互投回路存在瞬間(短時并列)短路造成兩路斷路器同時跳閘,充電裝置失電;直流負荷均由蓄電池組供電時,因監控人員未對蓄電池組供電信息進行監控,放電幾小時后蓄電池組容量下降,致使直流母線電壓異常。
    3. 故障原因分析
    事故后,經現場檢測報告分析,引發本次故障的主要原因有:
    (1)對直流屏交流配電單元進行仔細檢查,發現1路交流電源與2路交流電源相續不一致;因直流電源兩路交流輸入電源均來自站用電屏同一母線,當站用電屏交流母線失電后,充電裝置交流輸入兩路電源同時失壓,主接觸器KM1和KM2同時釋放;而當站用電屏交流母線恢復供電時,充電裝置兩路交流輸入電源又同時帶電,主接觸器KM1和KM2線圈同時符合吸合條件,但此時1路交流輸入電源與2路交流輸入電源相序接錯,吸合瞬間1路交流輸入電源與2路交流輸入電源存在短時并列,造成相間短路,1路交流輸入電源斷路器和2路交流電源輸入斷路器在短路電流沖擊下同時跳閘。
    綜上所述,施工人員在安裝過程中未按圖施工給直流電源系統失電埋下隱患,歸屬于人為因素。而交流配電單元采用互投互備零秒切換給兩路交流輸入電源短時并列成為可能,歸屬于交流配電單元裝置的原理接線因素,今后工程中宜采用帶延時切換的交流配電單元。
    (2)在事故前30h左右,35kV站用變由于A相跌落熔斷器熔斷,站用電屏1路電源(35kV側)失電,站用電屏切換為2路電源(10kV側);運維人員到達現場更換跌落熔斷器后,將站用電屏由2路電源再次切換為1路電源(35kV側)供電,在此操作過程中造成直流充電屏交流電源失電,運維人員進行站用電屏倒閘操作時未檢查直流電源系統供電是否正常,也是導致充電屏交流電源失電的重要原因。
    (3)充電裝置失電后,直流負荷均由蓄電池組供電,因監控人員未對蓄電池組供電信息進行監控,放電幾小時后蓄電池組容量下降,導致直流母線電壓異常。
    在直流電源失電過程中,該站內主設備及線路均未出現故障,所以未造成重大設備損壞事故。
    三、故障處理過程
    該站直流屏運維人員進入變電站巡視后發現,交流屏工作正常,直流系統母線電源消失,直流屏交流電源1路斷路器及2路斷路器均在脫口斷開位置,測量蓄電池組電壓在48V,通知檢修人員到達現場,檢查交流互投回路正常,交流母線測量并無短路現象,對地絕緣正常,試送1路交流電源斷路器,直流電源系統恢復運行,直流母線230V,直流電源消失的故障解除。
    四、故障處理與防范措施
    1. 故障處理
    (1)將該站充電裝置交流1號電源及交流2號電源進行相序核對。
    (2)將該站蓄電池組進行全核對性容量放電,容量合格。
    (3)將所轄各站直流電源系統充電屏交流輸入兩路電源進行相序核對。
    (4)對有0s切換的互投回路的設備進行隱患排查,重點是交流屏0s切換回路,存在隱患的應在切換回路中加入延時或者中間繼電器,避免造成類似事故。
    2. 防范措施
    目前110kV變電站典型設計普遍采用充電屏交流輸入回路兩路供電,0s切換的供電模式,兩路電源要進行相序核對,在直流電源系統驗收試驗過程中,也只能斷開一路斷路器后檢查交流互投回路工作是否正常,很難發現事故中的極端情況。
    (1)應在有0s切換電源回路時,著重強調兩路電源相序的一致性。
    (2)0s切換回路在交流屏選用時盡量選用帶延時切換并選擇優先供電的設備。
    (3)完善交直流電源報警信號上傳的準確性。
     
     
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