丁津津， 黃少雄， 郝晶晶，　王　鷹， 王欣欣， 高　博， 李遠(yuǎn)松

(1.國網(wǎng)安徽省電力有限公司電力科學(xué)研究院，安徽　合肥　230601；2.國網(wǎng)安徽省電力有限公司，安徽　合肥　230022；3.國網(wǎng)淮南供電公司， 安徽　淮南　232007)

1　引言

隨著大批智能變電站的建成投運，大量的新設(shè)備和新技術(shù)被應(yīng)用在變電站中。其中電子式互感器作為智能變電站的典型新設(shè)備，具有高低壓側(cè)完全隔離、安全性高、抗電磁干擾性能好、動態(tài)范圍大、測量精度高、頻率響應(yīng)范圍寬等優(yōu)點[1-3]。但因為其結(jié)構(gòu)和測量的變化，也同時帶來了新的故障和異常隱患。本文分析一起由有源式電子互感器引發(fā)的異常，發(fā)現(xiàn)互感器采集器在低溫下的異常輸出是出現(xiàn)異常的可能原因。通過對采集器進(jìn)行測試，確定故障原因在于穩(wěn)壓芯片的選型不當(dāng)是電子式互感器異常的直接原因[4]，通過更換穩(wěn)壓芯片，找到解決異常的方法，避免再出現(xiàn)類似的故障，保障智能變電站的安全穩(wěn)定運行[5]。

2　智能變電站基本情況

220kV某智能電站是安徽省第一座智能化變電站，于2011年11月23日建成投運，該變電站為兩臺主變運行。#1、#2主變系合肥ABB變壓器有限公司產(chǎn)品，2011年7月出廠，容量180MVA，型號為OSSZ-180000/220三相自耦有載調(diào)壓變壓器。

220kV #2主變保護(hù)采用兩套CSC-326型保護(hù)，110kV母差保護(hù)采用CSC-150型保護(hù)，110kV濱謝415線路保護(hù)采用CSC-161A型保護(hù)，#2主變2802開關(guān)間隔采用PSET6220CVDW型電子式電流電壓組合型互感器，110kV濱謝415開關(guān)間隔采用PSET6110CVDW型電子式電流電壓組合型互感器。

故障前，該站濱新2891線、順濱2D61線、#1主變2801開關(guān)運行220kV I母線，220kV濱新2892線、順濱2D62線、#2主變2802開關(guān)運行220kV Ⅱ母線，220kV Ⅰ、Ⅱ母線經(jīng)母聯(lián)2800開關(guān)環(huán)網(wǎng)運行，220kV濱繁2879開關(guān)冷備用，220kV Ⅰ母線通過#1主變2801開關(guān)供#1主變、220kV Ⅱ母線通過#2主變2802開關(guān)供#2主變，#1主變401開關(guān)供110kV Ⅰ母，#2主變402開關(guān)供110kV Ⅱ母，110kV Ⅰ、Ⅱ母分列運行，110kV濱學(xué)412、濱謝415、濱開416、濱紡420、濱亞421、濱雙422線均運行于110kV Ⅱ母；35kV Ⅰ、Ⅱ母分列運行，分段300熱備用；35kVⅠ母帶濱峰3A5、#1站用變3A6(空載)、Ⅰ母壓變運行；#1電容器3A1、#2電容器3A2、#3電容器3A3熱備用于Ⅰ母；35kV Ⅱ母帶#2站用變3B6(供站用負(fù)荷)、#5電容器3B2、Ⅱ母壓變運行；#4電容器3B1、#6電容器3B3熱備用于Ⅱ母。

3　異常情況及仿真分析

3.1　110kV濱謝415線保護(hù)動作及電流互感器情況

故障錄波器記錄，2016年1月24日6點15分41秒854毫秒，110kV濱謝415線路保護(hù)零序IV段出口跳開415開關(guān)三相，如圖1所示。

圖1　415濱謝線路動作波形圖

線路動作后，經(jīng)檢查，一次側(cè)無異常電流出現(xiàn)。分析后認(rèn)定是415線路互感器B相輸出了異常波形，具體波形如圖2所示。

圖2　415濱謝線路動作B相合并單元輸出波形

選取其中的最后幾個“周波”在Matlab中進(jìn)行仿真與分析，可見原本應(yīng)該輸出正弦波形的B相輸出了較大的異常電流。根據(jù)羅氏線圈的原理，E(t)為線圈輸出的感應(yīng)電壓，即采集器獲取的電壓，其正比于所測電流的變化率，即：

(1)

因此，對合并單元得到的電流波形進(jìn)行微分，模擬采集器的輸出波形，如圖3所示，可見原本應(yīng)該為正弦的波形震蕩劇烈且偏移坐標(biāo)軸。

圖3　415濱謝線路動作時B相合并單元輸出波形與采集器輸出波形

3.2　#2主變差動保護(hù)動作及電流互感器情況

故障錄波器記錄，2016年1月24日8點01分01秒757毫秒，#2主變第二套保護(hù)比率差動B、C相動作跳開#2主變2802、402、302開關(guān)，如圖4所示。

圖4　2#主變動作波形圖

主變動作后，經(jīng)檢查，一次側(cè)無異常電流出現(xiàn)。分析后認(rèn)定是415線路互感器B相輸出了異常波形，壓縮后具體波形如圖5所示。

圖5　主變動作C相合并單元輸出波形

選取其中的最后幾個“周波”進(jìn)行分析和仿真，可見原本應(yīng)該輸出正弦波形的C相輸出了較大的異常電流。模擬采集器的輸出如圖6所示，可見原本應(yīng)該為正弦的波形震蕩劇烈且偏移坐標(biāo)軸。

圖6　2#主變動作時C相合并單元輸出波形與采集器輸出波形

3.3　110kV母差保護(hù)動作及電流互感器情況

2016年1月24日8點07分27秒716毫秒，亞星焦化余熱發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)頻率下降，110kV低頻、低壓減載裝置低頻動作跳開110kV濱亞421開關(guān)，110kV Ⅱ母失壓，1月24日8點08分55秒867毫秒，110kV母差保護(hù)差動保護(hù)動作，跳開110kV Ⅱ母上所有開關(guān)。這期間單只電流互感器未發(fā)現(xiàn)大的波動，但因電壓閉鎖開放外加差流越限，導(dǎo)致了母線保護(hù)動作。

3.4　110kV濱謝415線電流互感器情況

2016年1月25日0點至8點05分56秒，在110kV濱謝415線路一次開關(guān)分位的情況下，該線路B相合并單元多次輸出異常波形，導(dǎo)致415線路保護(hù)動作，波形如圖7、圖8所示。

圖7　415線路動作波形圖

圖8　415線路B相合并單元輸出波形與采集器輸出波形

綜合現(xiàn)場發(fā)生的動作情況和異常情況，初步分析懷疑是該站電子式互感器所用采集器在低溫環(huán)境下工作異常，且合并單元沒有及時發(fā)出采樣異常信息，未及時閉鎖保護(hù)，導(dǎo)致了保護(hù)裝置動作。

4　電子式互感器采集器檢測情況

設(shè)備跳閘后，省電科院相關(guān)人員對#2主變電子式互感器C相采集器1、采集器2及415線路電子式互感器A相采集器3、B相采集器4、C相采集器5進(jìn)行試驗，并從廠家取來一塊新采集器6進(jìn)行比對試驗。

4.1　高溫試驗情況

高溫試驗中，在達(dá)到最高溫度70℃的過程中，各采集器均能正常工作，合并單元輸出波形角差、比差符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.2　低溫試驗情況

低溫試驗中，在溫度降至零下9℃左右時，采集器2、采集器4對應(yīng)的合并單元通道向外輸出異常波形，如圖9至圖12所示。

圖9　低溫試驗主變C相B套合并單元輸出異常波形

圖10　低溫試驗主變C相B套采集器2輸出異常波形

圖11　低溫試驗415線路B相合并單元輸出異常波形

圖12　低溫試驗415線路B相采集器4輸出異常波形

在零下9℃低溫情況下，采集器2、采集器4均不能正常工作。但此時試驗所用的合并單元比現(xiàn)場實際合并單元軟件版本更新，因此在接收到采集器的異常數(shù)據(jù)后，合并單元將采樣數(shù)據(jù)判定為無效，保護(hù)裝置接收到這種數(shù)據(jù)后會閉鎖，避免發(fā)生誤動作。

繼續(xù)降溫至零下20℃時，合并單元對應(yīng)的采集器1～采集器5均不再輸出，僅有參考采集器6正常工作，波形如圖13所示。

圖13　-20℃低溫試驗時采集器1～采集器5均不再輸出波形

4.3　常溫試驗情況

1月30日進(jìn)行的常溫試驗中，在常溫下，各采集器均恢復(fù)正常工作，合并單元輸出波形角差、比差符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

5　試驗分析及結(jié)論

分析本文進(jìn)行的試驗，可以得知，在現(xiàn)場多次輸出異常波形、導(dǎo)致保護(hù)動作的采集器2和采集器4在零下9℃時出現(xiàn)了異常，無法正常工作。剩余三個，采集器1、采集器3、采集器5在零下20℃時也出現(xiàn)了異常，無法正常工作。由此可見，從該站現(xiàn)場送檢的采集器1～采集器5均不滿足QGDW 424-2010《電子式電流互感器技術(shù)規(guī)范》中要求戶外正常工作溫度-40℃～+70℃的要求。另外，依據(jù)《電子式電流互感器技術(shù)規(guī)范》4.2.8，合并單元應(yīng)能保證在電源中斷、電壓異常、采集單元異常等情況下不誤輸出，分析認(rèn)為該變電站現(xiàn)場的合并單元不滿足要求。

本文分析電子式互感器在低溫下出現(xiàn)的異常，對關(guān)鍵部件——電子式互感器的采集器進(jìn)行試驗驗證和故障復(fù)現(xiàn)，指出低溫下采集器的采樣輸出異常是電子式互感器異常的根本原因。為防止再次出現(xiàn)類似異常，提出相應(yīng)的整改意見：

(1)在該站電子式互感器改造項目未實施前，制定針對性的運行方式和應(yīng)急措施，針對低溫情況下采集器可能出現(xiàn)的異常故障做好巡視工作并準(zhǔn)備應(yīng)急處理預(yù)案。

(2)更新合并單元軟件，確保采集器異常時能閉鎖合并單元誤輸出，避免保護(hù)裝置誤動作。

隨著智能變電站和新一代智能變電站的大規(guī)模推廣，帶來了大量電子式互感器的運維問題。目前電子式互感器的異常定位和故障分析正逐步成為一個新的熱點研究方向，在平常工作中要注意運維經(jīng)驗的積累，積極開展專項試驗，盡早發(fā)現(xiàn)隱患，避免其對生產(chǎn)實際造成影響，確保智能電網(wǎng)運行的平穩(wěn)、有序。

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