一起330 kV變電站合并單元故障引起的事故原因分析

保積秀，楊文麗，李 艷

（國網青海省電力公司電力科學研究院，青海 西寧市 810000）

0 引言

隨著智能電網的飛速發展，智能變電站作為智能電網的重要基礎，已成為變電站建設發展的方向[1]。智能變電站是過程層、間隔層、站控層組成的三層兩網結構，以全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化、系統功能集成化等作為最基本的要求，而合并單元作為過程層的重要設備，其運行穩定和可靠是變電站安全穩定運行的前提[2]。

合并單元主要由交流插件、采樣插件和數據發送插件組成，它的主要功能是配合互感器將采樣數據處理后傳輸給間隔層設備，以滿足間隔層二次設備對相關采樣數據精度的要求。本文通過介紹一起330 kV變電站合并單元故障引起的一條330 kV重要線路跳閘事件，分析了事故原因，為合并單元的專業檢測和運行維護提供了參考。

1 故障簡述

2022年4月11日21:15:09分，青海某330 kV變電站一條330 kV線路A套線路保護裝置零序III段動作跳開本側斷路器，B套線路保護裝置未啟動。如圖1所示。

圖1 線路保護裝置動作報告

A套線路保護裝置動作報告波形顯示C相保護電流突然消失，保護裝置動作跳閘。B套線路保護裝置波形無異常。如圖2、圖3所示。

圖2 A套線路保護裝置波形

圖3 B套線路保護裝置波形

2 故障分析

經分析，故障時兩套保護裝置采樣電流值不一致，一套正常，另一套C相電流消失，導致保護出口斷路器跳閘。初步判斷，故障點可能在合并單元，進而對合并單元進行檢測。

2.1 外觀檢查

檢測人員在實驗室對合并單元及其采樣板卡進行外觀檢查，并無明顯變形、燒蝕或影響裝置功能的異?，F象。如圖4所示。

圖4 采樣板卡正反面

2.2 裝置模擬量測試

對合并單元A、B、C三相持續加量，用錄波分析儀對合并單元輸出進行錄波，發現C相無電流，A、B相電流正常。如圖5所示。

圖5 C相無電流波形

單獨對合并單元C相進行持續加量，發現C相電流存在時有時無的現象，且無時間規律。如圖6、圖7所示。

圖6 C相電流出現波形

圖7 C相電流消失波形

2.3 晃動情況下模擬量測試

在合并單元C相輸出電流消失后，對合并單元進行輕微拍打晃動，發現其C相電流波形發生波動，且存在電流波動后又恢復正常的現場，A、B相電流一直正常。如圖8、圖9所示。

圖8 C相電流波動波形

圖9 C相電流波動后又恢復正常波形

在合并單元C相電流正常時，對合并單元進行輕微拍打晃動，發現其電流波形也會發生波動，初步判斷合并單元內部結構存在接觸不良問題。如圖10所示。

圖10 C相電流波動波形

2.4 插件檢測

將交流輸入板卡NR1407拔出后，檢查外觀無異常，對合并單元集成板卡及交流輸入板卡間隔插頭進行檢查，也未見異常。

取備用交流輸入板卡NR1407進行測試，合并單元輸出正常，由此初步判斷為交流采樣板卡NR1407故障。如圖11所示：

圖11 備用板卡正常波形

對交流采樣板卡C相電流進行反復加1 A電流測試，一直存在采樣板卡電流變換器電壓為0.063 V（正常電壓0.0618 V），采樣板卡背板插針處電壓為0.042 V的情況，判斷故障位置在電流變換器與背板插針之間。

2.5 電流變換器檢查

進一步拆除金屬擋板，對電流變換器與背板插針之間檢查。板卡內共6路小互感器，其中前5路為小CT，第6路為小PT。小互感器外觀均完好，電流和電壓的輸入引線均完好，把座端子均安裝牢固、無松動。

第3路（C相）小CT的電流輸入端為紅、黑引線，底部通過6個管腳焊接固定于印制板上。如果管腳4、6中任一管腳焊接不可靠，則小CT信號無法傳輸到背板，裝置無法采集到電流。管腳定義如圖12所示：

圖12 小CT管腳定義圖

因此，對第3路（C相）小CT的焊點進行檢查，發現管腳4的焊點存在虛接情況，管腳6焊接正常，無間隙，如圖13所示。

圖13 管腳4和管腳6的焊點情況

3 結論及建議

通過對合并單元的測試分析可知，造成此次事故的原因為交流采樣板卡電流變換器第3路（C相）小CT的管腳4與印制板焊盤接觸不良，合并單元輸出電流時有時無，甚至出現電流突然消失的情況，導致保護裝置無故障跳閘。

為避免此類事故的再次發生，保證電網安全穩定運行，建議：

（1）加強產品生產質量流程管控，包括板卡焊接管控、單板調試管控、整機調試管控、整屏校驗管控以及現場調試管控等，尤其對合并單元內部小CT的選材、纏繞工藝、焊接等質量嚴格把關，確保產品質量管控全環節覆蓋。

（2）從現場安裝調試到設備運行退役，運維人員應加大產品全生命周期質量的關注力度，按產品的運行年限可制定相應的排查計劃，在定檢時著重檢測合并單元的采樣及輸出，確保保護裝置及自動化設備所采集的數據的準確性。