一起换流站站用交流系统10 kV母线PT故障原因分析及处理

苏祺 黄章强

摘要：针对一起换流站站用交流10 kV母线在倒换过程中，合上母线联络开关后发生母线PT故障的事件，查找分析了导致故障发生的原因，并提出了后续处理措施，为类似故障的处理提供了参考。

关键词：换流站;PT故障;站用交流

1    事件背景

2015-10-14T15：10，天生桥换流站10 kV 102M母线出现故障，导致220 kV/10 kV 22B站用变10 kV侧12DL开关和10 kV 102M/103M母线023DL联络开关跳开。工作人员随即向总调申请对天生桥换流站站用交流系统10 kV 102M母线进行停电检查，相关设备接线如图1所示。

2015年10月15日，检修班组完成了102M母线故障的检查处理，更换了102M母线PT，相关设备的检查试验均正常，运行人员根据调度令将220 kV #2站用变恢复至运行状态，并恢复102M母线至正常运行状态。

2    检查情况

天生桥站102M 12DL开关设备型号为：3AH1/

64-1（德国西门子）;出现故障的102M母线PT型号为：4 MR 52（XE），同为德国西门子产品。

2.1    故障录波

通过查看故障录波，在保护动作时刻，220 kV #2站用变高压引线套管CT三相电流有效值均为0.82 A左右（CT变比300/1），且三相电流呈正弦变化，无明显畸变。

#2站用变10 kV侧电流如图2所示，保护动作时，220 kV #2站用变10 kV侧三相电流基本在21.6 A左右（CT变比250/1），且三相电流呈正弦变化，无明显畸变。

根据录波结果分析，得到以下结论：

（1）在故障跳闸时，220 kV #2站用变的220 kV侧故障一次电流为0.82×300=246 A，10 kV侧的故障一次电流为21.6×250=5 400 A;

（2）将220 kV侧的故障一次电流折算到10 kV侧的故障一次电流为246 A×220 kV/10 kV=5 412 A，折算到10 kV侧的故障一次电流和10 kV侧的故障一次电流基本一致，故220 kV #2站用变的差动保护正确不动作;

（3）低压侧二次电流21.6 A大于低压侧过流保护定值4.51 A，故0.9 s后复压过流1段正确动作;

（4）站用变高压侧二次电流值0.82 A虽大于定值0.1 A，但故障发生0.9 s后低压侧后备保护动作将故障切除，故高压侧后备保护正确不动作。

因此，本次保护动作是由220 kV #2站用变低压侧三相故障引起的，站用变低压侧后备保护正确动作，差动保护及高压侧后备保护正确不动作。

2.2    现场检查

天生桥站102M母线操作到检修状态后，对102M母线及相关设备进行了检查，现场检查发现102M母线PT的C相破裂，连接铜排烧断，内部线圈裸露在外。因PT炸裂烧损，导致102M母线PT周围设备附着黑色粉尘，母排上的护套烧焦。其他设备经检查，除了有PT炸裂后碳化附着的粉尘外，无其他异常情况。

拆除PT后，對102M母线及母线上的4台开关（12DL、021DL、022DL、023DL）及母线进行了耐压测试，测试数据正常，确定本次的102M母线故障由母线PT故障引起。

3    故障原因分析

（1）102M、103M母线PT于2013年1月开展了相关的试验工作，试验数据合格，详细数据如表1所示。

（2）天生桥站10 kV母线PT为固体绝缘，设备呈感性，且10 kV母线上无消谐装置，空载运行时会与母线上的电缆等容性设备产生谐振，导致母线电压升高，对母线设备绝缘造成影响。

（3）本次故障在102M对103M充电过程中出现，对103M母线连同PT开展耐压测试，数据正常，排除了103M母线故障原因。

（4）天生桥站10 kV开关柜于1998年投运，目前已运行20多年，初步分析本次故障是由于PT内部老化，出现绝缘薄弱点，在充电过程中出现谐振时，电压升高击穿绝缘薄弱点导致PT故障。

4    故障处理措施

（1）拆除102M母线PT，并对12DL、021DL、022DL、023DL开关室内部进行清理。

（2）对102M母线及12DL、021DL、022DL、023DL开关开展对地及相间耐压测试（试验电压28 kV），耐压测试通过。

（3）拆除103M母线PT，并对PT开展耐压测试（试验电压28 kV），耐压测试通过。

（4）将103M母线PT更换至102M母线，更换护套，并连同PT和母线一起开展耐压测试（试验电压15 kV，因测试仪器容量足够，试验电压为15 kV），耐压测试通过。

（5）PT更换完成后，对102M母线充电，充电正常，充电正常后恢复102M母线正常运行状态。

5    结语

目前天生桥站10 kV 103M母线PT已拆除，需购置相应的PT，购置到位后安装至103M，恢复103M母线正常运行状态。

天生桥站10 kV母线PT运行已超过15年，计划对该类型PT全部进行更换，选用呈微容性的PT，避免因谐振导致电压升高，对设备绝缘产生影响。

[参考文献]

[1] 徐健涛，徐光辉，常林晶，等.±1 100 kV特高压换流站阀厅金具空气净距计算研究[J].高压电器，2017（8）：28-33.

[2] 陈锡磊，周浩，王东举，等.g参数修正法用于浙西±800 kV换流站阀厅空气净距设计[J].高电压技术，2011，37（9）：2185-2189.

收稿日期：2020-02-08

作者简介：苏祺（1991—），男，广西钦州人，助理工程师，从事直流系统换流站值班工作。