500 kV变电站站用电系统故障原因分析及应对措施

王祥东，谢旭琛，宋 莹

(广东电网责任有限公司惠州供电局，广东 惠州 516000)

0 引 言

变电站站用电系统作为变电站的重要基础辅助设施，是变电站设备可靠工作的根本。变电站站用电系统是否正常运作，关系到变电站甚至整个电网的安全稳定运行[1]。

变电站站用电系统由站用变、380 V低压配电屏、交流供电网络和二次交流用电设备组成。二次交流用电设备一般包括刀闸电机电源、开关储能电源、变压器冷却系统电源、照明电源、箱体加热器电源以及变电站人员生活用电等，涉及到变电站设备运行的各个方面[2-3]。站用电一旦失压，断路器将失去分合闸能源，导致设备故障和停电，严重时导致变电站全站全停，不仅损失负荷，也给电网运行带来了极大风险。因此，保证站用电系统的安全、可靠运行至关重要。

1 站用电系统故障原因分析

1.1 典型站用电系统电接线方式

500 kV变电站一般配置3台站用变：2台为35 kV等级站用变(#1、#2站用变)，分别接入站内35 kV母线，作为常用站用电源；1台(#0站用变)接至站外10 kV电源，处于空载运行状态，作为备用站用变，以保证供电可靠。正常情况下，#1、#2站用变各配置一条380 V母线运行，且两条380 V母线不能互联。当#1、#2站用变中任意一台出现故障时，由#0站用变所配置的母线运行。站用变变低配有ATS装置，如果工作电源失压，可切换至备用电源，实现380 V母线电源的自动切换。

站用变压器的高压侧、低压侧一般均配备简单的过电流保护和零序电流保护。发生故障时，它可以断开开关，消除故障。典型的500 kV变电站站用电系统接线简图，如图1所示。

1.2 常见站用电系统故障原因分析

500 kV变电站配有3台站用变。站用变、保护、ATS、断路器在运行过程中可能出现故障，或站用变上级电源发生故障，均会导致380 V母线失压，严重时可能导致站用电全停。以下将分析一些常见故障。

(1)主变失压或35 kV母线故障失压

变电站主变失压、35 kV母线故障失压、站外10 kV线路故障失压，均会造成站用变失压，最终导致站用电系统部分失压或全部失压。

(2)站用变压器本体或保护故障导致设备跳闸

站用变压器一般放置于站用变室，如果站用变室密封不严，进入的老鼠、壁虎等小动物可能导致设备短路跳闸。事实上，变电站因小动物导致设备跳闸的事件时有发生。此外，站用变内部绝缘老化、套管破损放电、高压引线故障和站用变保护误动等，均可能导致站用变跳闸。

(3)站用变变低380 V母线或主电缆故障

一般380 V配电柜内部元件布置紧凑，带电设备间距较小，容易引起短路故障。站用变低压侧380 V母线短路、380 V主电缆出现松动或断股、电缆外绝缘破损和电缆沟内有积水等，均可能导致站用电失压。

(4)站用电负荷回路发生故障，回路空开不能正确跳闸，导致站用变保护越级跳闸

站用电负荷回路有多级空开，当回路发生短路或接地故障时，离故障点最近一级的空开应跳闸切除故障。发生故障时，各级空开未能正确跳开或因动作电流级差匹配不合理，将导致站用变保护动作越级跳闸，造成380 V母线失压。

(5)站用变变低开关ATS备自投策略采用双向自投方式

部分变电站站用变变低ATS备自投策略采用双向自投，即#1、#2站用变可作为#0站用变的备用电源。因此，如果#0站用变失压，可能扩大事故范围。例如，某500 kV变电站因采用双向自投策略，发生了一起站用交流电源全失事件[4]。

图1 站用电系统接线图

(6)站用变变低ATS不能正确切换或变低开关故障导致不能合闸

站用变变低母线失压，ATS需根据动作逻辑规范动作，而站用变变低开关应正确快速分合。如果ATS或变低开关误动或拒动，都可能造成母线失压。

某500 kV变电站将#2站用变由运行转为检修，因#0站用变变低420开关欠压脱扣器线圈被电压击穿烧断，导致欠压脱扣器衔铁无法吸合，420开关不能合闸，造成了380 V 2M失压事件。

2 应对措施及建议

变电站站用电失压影响变电站的安全运行，进而导致一、二次设备故障，造成主设备停电，损失负荷。针对站用电的故障，提出以下应对措施。

(1)优化站用电负荷回路各空开的级差配合

设计阶段，应明确站用电负荷回路各级空开的动作电流和动作时间，实现站用变保护、变低开关及各级空开的级差配合，避免出现下级空开动作电流大于上级空开的情况。当出现故障时，距离最近的空开应快速运作，防止故障范围扩大。

(2)站用变变低开关ATS备自投策略采用单向自投方式

严禁站用变变低开关ATS备自投策略采用双向自投方式，只能设置#0站用变作为备用电源的单向自投方式。当#0站用变失压时，备自投不作出反应。

(3)关注ATS备自投装置的时间匹配，定期试验ATS备自投装置功能，及时处理缺陷

一般站用变变低380 V母线与主控楼配电室380 V母线均设有ATS装置。站用变变低380 V母线ATS装置运作过程中，主控楼配电室380 V母线ATS装置不应运作，避免主控楼配电室380 V母线ATS装置反复切换

《广东电网公司35 kV及以上变电站运行管理标准实施细则》中规定[5]：“站用系统备用电源自投装置：每半年试验一次，应使用作业表单进行试验。”因此，需定期试验ATS备自投装置，检查各设备运作情况，及时处理缺陷。试验时，要做好设备故障预防措施。

(4)变电站配置应急发电车或应急发电机

变电站需配置应急发电车或应急发电机。当站用变失压时，快速投入应急电源。运行人员应定期维护发电车或发电机，保证应急设备处于正常状态。

(5)安装大功率蓄电池

变电站可配置大功率直流蓄电池。当站用变发生故障时，通过逆变装置，由蓄电池对380 V母线进行供电。站用变恢复正常时，切换为站用变供电。

(6)采用双回路备用10 kV线路

采用两条10 kV线路互为备用，且分别取自不同的变电站，提高#0站用变的供电可靠性。如果一条10 kV线路失压，可以切换至备用10 kV回路。

3 站用电系统运行的注意事项

站用电的负荷分配、用电设备接入应注意以下事项

(1)因为#0站用变为外来电源，与#1、#2站用变的电压相角差别大，所以#0站用变和#1、#2站用变不得并列运行。

(2)站用变变低A、B、C三相负荷应均匀分配，避免三相负荷出现较大差别。

(3)工作中需要接入电源时，应从场地检修电源箱引接，严禁擅自从动力电源箱、汇控柜、机构箱等位置引接电源。

(4)接电源时应关注用电设备的功率，选择容量相匹配的回路。

(5)加强对站用电系统的巡视，发现故障、异常时应及时处理。当380 V回路工作时，应做好防短路措施。

4 结 论

变电站站用交流电源系统是变电站安全运行的前提。站用交流电源系统故障会对变电站和电网的安全运行造成极大威胁。因此，本文结合500 kV站用电系统结构，分析站用电系统常见故障及故障的形成原因，提出针对性的应对措施，并分析站用电系统运行过程中的注意事项，以提高站用电系统的可靠性，保障站用交流电源系统安全稳定运行。