一起雷击引起110kV变电站全停事故的分析

杨　珊　卓　琛　林 魁　林 毅



一起雷击引起110kV变电站全停事故的分析

杨珊1卓琛2林 魁1林 毅1

（1. 国网舟山供电公司，浙江舟山 316000；2. 浙江浙能中煤舟山煤电有限公司，浙江舟山316131）

本文详细分析了一起雷击110kV变电站同杆架设的两条进线引起全站停电的事故，探讨了该事故继电保护动作过程和全站停电原因，并根据变电站实际的运行特点，提出了相应的整改措施。

雷击；动作过程；原因分析；整改措施

小岛地区气候多变，春夏季多雷雨天气，变电站运行条件较恶劣，经常会发生雷击事件，损害了变电站的设备，影响了电网的可靠稳定运行。2016年3月8号13时29分，某110kV变电站同杆架设的两条进线被雷击后，线路保护动作，且重合条件不满足，引起全站停电。

1 基本情况

1.1 变电站运行情况

该110kV变电站主接线方式如图1所示。变电站实际运行时，昌洋1967线开关带110kV Ⅰ段母线运行，惠洋1914线开关带110kV Ⅱ段母线运行，110kV桥开关合位，#1主变10kV开关、#2主变10kV Ⅱ甲开关和#2主变10kV Ⅱ乙开关运行。昌洋1967线和惠洋1914线为同杆架设进线，110kV、10kV设有备自投装置，110kV昌洋1967线和惠洋1914线线路保护装置为北京四方继保自动化股份有限公司的CSC-163A。

图1 110kV变电站主接线

1.2 保护动作情况

2016年3月8日13点29分34秒，昌洋1967线差动保护动，动作报文如下。惠洋1914线两侧保护动作情况与昌洋1967线一样，BC相间短路，差动保护动作于跳闸。

昌洋1967线本侧变电站（该110kV变电站）保护动作报文：

[01] 2016-03-08 13:29:34.812

2ms 保护启动

[02] 14ms 分相差动出口

ICDa=0.0432A ICDb=23.50A

ICDc=21.00A

[03] 19ms 对侧差动出口

[04] 三相差动电流

IA=0.0432A IB=42.00A IC=27.38A

[05] 三相制动电流

IA=1.945A IB=37.25A IC=40.00A

[06] 故障相电流

IA=0.9063A IB=2.328A IC=7.563A

[07] 故障相电压

UA=69.50V UB=1.977V UC=7.256V

其故障录波记录的波形如图2所示。

图2 昌洋1967线本侧故障录波图形

昌洋1967线对侧变电站（某220kV变电站）保护动作报文：

[01] 2016-03-08 13:29:34.804

2ms 保护启动

[02] 20ms 分相差动出口

IA=0.0000A IB=9.375A IC=8.375A

[03] 23ms 对侧差动出口

[04] 三相差动电流

IA=0.0000A IB=16.75A IC=10.94A

[05] 三相制动电流

IA=0.0000A IB=16.75A IC=10.94A

[06] 1103ms 重合出口

[07] 测距阻抗

X=2.172WR=0.6328W

BC相

[08] 测距

L=14.25km BC相

其故障录波记录的波形如图3所示。

图3 昌洋1967线对侧故障录波图形

2 原因分析

深入分析保护动作报文以及故障录波文件，可以看出，13时29分34秒，该110kV变电站昌洋1967线和惠洋1914两条进线同杆架设的位置遭到雷击，引起BC相间短路，差动保护动作，跳开开关三相，开关未重合，110kV Ⅰ、Ⅱ段母线均失电，备自投未动作，全所失电。昌洋1967线和惠洋1914线对侧变电站保护动作跳闸后，线路重合成功，对侧开关合位。

通过仔细检查现场实际情况和保护动作情况我们可以知道，该110kV变电站全停的原因有以下几点：①直接原因，通过仔细检查线路与变电站内各设备，未发现故障以及其他可能引发停电的原因，且当天发生大面积闪电打雷现象，打雷时间与变电站停电时间一致，因此，可判定停电的直接原因是雷击；②间接原因，两条进线为同杆架设，根据保护动作报文显示故障地点，可以看出，雷击发生时，雷击部位正好为进线架设的杆塔地点，导致两条进线同时遭受雷击；③根本原因，该110kV变电站是负荷站，其线路重合闸宜采用检同期方式，但是昌洋1967线和惠洋1914线均未安装线路压变，保护装置只取了母线电压，未采集线路电压，无法实现检同期，即无法实现重合闸功能，因此该装置重合闸功能并未投入，所以线路跳闸后。即使瞬时故障消失，也无法重合，引起了全站停电的严重后果。

3 整改措施

可采取以下整改措施防止变电站同杆架设进线同时停电的情况。

3.1 加强避雷措施

小岛春夏季节雷电天气频繁，各个变电站遭受雷击的事情时有发生，线路避雷通常采取安装避雷器和避雷线的措施，变电站内也有避雷针和避雷器，但是雷击现象复杂，绕击波和辐射波会绕过避雷线对线路造成损害，因此，可加强避雷措施，降低雷击概率。

3.2 更改线路架设方

春夏季节，小岛雷电天气较多，雷电引起停电现象多有发生，且故障现象复杂多变，如果两条线路同杆架设，很容易引起两条线路同时被雷击，极大地增加了停电的风险。尤其对于该110kV变电站之类的终端变来说，两条进线为变电站提供电源，一旦两条进线同时停电，则会引起全所停电，后果十分严重。所以，对于此类变电站，宜采用更加安全的方式敷设架线。可以将两条进线分别独立架设，离开一定的安全距离，避免两条进线同时遭受雷击停电。也可以采用地下敷设的方式，将进线埋入地下，彻底避免雷击的可能。

3.3 加装线路压变

该变电站全站停电的根本原因在于变电站两条进线未安装线路压变，从而无法设置重合闸功能，导致线路短时间故障后未进行重合闸。因此，为解决根本原因，应对惠洋1967线进行停电处理，安装线路压变，将线路电压接入保护，用于线路重合闸判断条件，同时将保护装置线路重合闸方式整定为“检母线无压线路有压”，并投入重合闸功能，实现线路重合。

根据现场实际勘察可知，该110kV变电站内避雷设施齐全，且两条进线也安装了避雷器和避雷线，如果要加强避雷措施只能重复增加避雷线，冗余且效果不大。该站建站已久，且位于居民小区住宅之间，无论是改两条进线同杆架设为异杆架设还是改为地下敷设电缆，都是劳民伤财的举动，不宜采取。而采用增设重合闸方式则是最经济简单且可靠的方法，线路重合闸的投入方式一般分为检无压方式和检同期方式，通常检无压方式用在电源侧，而终端变则采取检同期的方式。该站由于历史原因，未安装线路压变，也未设置重合闸，且从多方面考虑，对该站昌洋1967线安装线路压变，增设重合闸方式，且设为检同期方式，当再次遇到两条进线同时停电的情况，昌洋1967线对侧检无压重合闸成功，本侧则会检同期重合，该站备自投条件满足动作后，两条110kV母线就带电了。

4 结论

电力系统中存在着很多仅靠两条进线供电的终端变电站，两条进线同杆架设会大幅度增加同时发生故障概率，因此，应避免两条进线同杆架设。同时，重合闸是线路瞬时故障后保护电网稳定运行的重要措施，是提高电网可靠性的主要手段[1]，防止了短时间故障引起永久性停电的情况，对于经常性发生雷电现象的小岛变电站来说尤为重要，线路压变是变电站的重要设备，更是继电保护装置重合闸可靠动作的必要设备，是电网稳定运行的关键因素。应从多方面详细考虑，积极完善变电站重合闸功能，同时保证线路压变的安全可靠性，避免类似事故再次发生。

[1] 冯良韬. 关于110kV变电站雷击停电事故的分析 [J]. 企业技术开发: 中旬刊, 2015(3): 93-94.

The Analysis of 110kV Substation Blackout Accident because of the Lightning

Yang Shan1Zhuo Chen2Lin Kui1Lin Yi1

(1. State Grid Zhoushan Power Supply Company, Zhoushan, Zhejiang 316000;2. Zhejiang Zheneng Zhongmei Zhoushan Caol & Electricity Co., Ltd, Zhoushan, Zhejiang 316000)

This article analyzes a 110kV substation blackout accident because of the two parallel lines on the same tower were struck by lightning, discusses the operation process of the relay protection and the reason of station blackout accident, and according to the actual substation operation characteristics, puts forward the corresponding improvement measures.

struck by lightning; operation process; fault analysis; preventive measures

杨 珊（1988-），女，陕西省宝鸡市人，硕士研究生，从事电气设备检修工作。