一起因35kV線路避雷器高阻接地引起母線電壓異常的
缺陷處理及異�，F象原因分析
寧夏嘉澤新能源股份有限公司 王正川
作者簡介
王正川，寧夏嘉澤新能源股份有限公司生產運維部變電專責，主要負責公司輸變電專業管理工作，對公司電場進行專業支持。
【摘 要】介紹了某風電場升壓站發生的一起35kV線路避雷器高阻接地引起母線電壓異常的缺陷處理過程，并對該缺陷處理過程中出現的異常情況的發生原因進行分析。
【關鍵詞】避雷器 高阻接地 電壓異常
一、引言
在輸電線路各類故障中，接地類故障屬于一類常見的、多樣的綜合類故障，按照接地相別可分為：單相接地、兩相接地和三相接地。按照接地故障的持續時間可分為：永久性接地和瞬時性接地。按照接地阻抗也可分為：低阻接地、中阻接地和高阻接地。接地類故障整體故障特征明顯，配套繼保裝置準確判斷和切除故障的成功率隨著近20年模擬量監測精度和信息處理能力的飛速發展而得到大幅提升。但是，有一類接地故障，因其獨特的故障特征，現階段繼保裝置無法進行有效監測和 可靠切除，此類故障為高阻接地故障。
高阻故障引起的故障電流突變量很小，電流水平不穩定，存在諧波和高頻分量，且大多伴有電弧等一系列特征，致使高阻接地故障成為不易監測和切除的一類故障，下面將通過一起高阻接地故障案例，淺析高阻接地故障處理中出現的幾個突出問題。
二、設備異�，F象及保護動作情況
2020年3月29日18:23：48:797XXX風電場后臺監控報出公用測控‘其它異�！�，35kVI母所屬保護測控報出‘接地故障’。電場查看后臺報文及故障錄波裝置未發現保護裝置和開關動作情況，發現35kVI母A電壓UA為1.1kV(通過后續幾次測量，發現電壓值時有時無，存在波動情況), 零序電壓3U0為52.67kV，非故障相電壓UB、UC幅值升至線電壓;電場對一次設備巡視檢查無明顯異常，測量電壓互感器A相二次保護測量、計量空開均無電壓(后續測量A相電壓時有時無)。全場機組無故障，SVG設備運行正常，站用電系統正常。
三、設備異常處置經過
1、電場根據故障現象初步判定為35kVI母電壓互感器一次保險熔絲熔斷，隨即組織人員進行保險熔絲更換，保險熔絲更換后電壓未恢復正常;
2、電場重新安排對電氣監控后臺設備各項運行參數檢查，未發現異常(SVG和站用電系統各相電壓幅值、相角、頻率均為正常運行狀態);對風機進行檢查確認，各風機運行參數正常(風機網側各相電壓幅值、相角、頻率均為正常運行狀態)，對升壓站內設備進行巡視未發現明顯異�，F象，電氣監控后臺也無其他異常報警。通過以上檢查，初步確認為電壓互感器自身故障引起，決定對電壓互感器進行相關試驗，以進一步確認故障點;
3、分別對該電壓互感器進行了‘繞組及末屏的絕緣電阻測試’、‘tanδ及電容量測試’、‘變比測試’、‘繞組直流電阻測試’、‘交流耐壓試驗’(參考標準《DL/T596-2005 電力設備預防性試驗規程》)，各項試驗結果均正常;
4、電場重新對電壓互感器的接線端子、航空插頭、消諧器、避雷器、二次回路進行檢查，均未發現異常;
5、為徹底排除電壓互感器自身故障的可能性，經討論決定，將35kVI母電壓互感器與II母電壓互感器進行調換;
6、兩段母線電壓互感器手車調換后I母電壓互感器電壓仍不正常，但II母電壓互感器電壓正常，排除電壓互感器手車自身故障，并確定異常情況為一次系統接地引起;
7、電場再次對后臺報文及故障錄波文件進行了分析，發現在故障0時刻后406.536ms左右，35kVI母所接間隔均監測到一次短時微弱波動，其中35kV集電六線電流波動最為明顯，波動幅值達到0.106A(其他間隔為0.013A左右)，決定先排查集電線路接地的可能性，通過拉路實驗方法對所有間隔進行逐一排除;
圖1 故障錄波文件電壓截圖
圖2 故障錄波文件電流截圖
8、根據35kV集電六線電流波動幅值最大的特征，決定先對35kV集電六線進行拉路，當35kV集電六線轉熱備后35kVI母電壓恢復，確定異常原因為35kV集電六線存在接地故障引起;
9、為進一步檢查確認，對35kV集電六線搖測絕緣，搖測絕緣發現35kV集電六線三相對地絕緣為零;
10、經排查發現本次事故原因為35kV集電六線1F05機組終端桿避雷器擊穿導致。
四、異�，F象原因分析
1、繼電保護未動作
本次35kV集電六線故障點屬于高阻性接地故障，該類故障具有電流波動幅值微小、周期短、不易察覺的特征，各級保護裝置無法有效感知故障電流，國內外研究發現，現階段繼電保護裝置均無法做到對高阻接地故障的有效切除、隔離，成功切除率低于15%。
從故障錄波數據可以看出，故障發生 406.536ms時刻35kVⅠ母A相電壓降低，B、C相電壓上升，并產生零序電壓，35kV母線零序的電壓突增達到98.525V，在故障后487ms時，零序電壓 穩定在102V左右。35kV集電六線A相電流存在突變，突變電流最大為0.106A，零序電流最大為0.106A，同時刻#1接地變零序電流最大0.023A，35kV集電六線零序電流雖有突變但幅值很小，未達到零序Ⅰ段保護定值(1.0A、0S)，故該線路配套繼電保護裝置零序I段保護未動作。
2、風機網側、SVG、接地變電壓無警告連接變和箱變接線方式為角轉星方式(ZNyn11型和 Dyn11型)，因母線線電壓一次值幅值無變化(中性點偏移至A相，導致相角產生變化)，通過角轉星后，低壓側電壓幅值三相幅值平衡、相角無變化(低壓側自備中性點，該基準未發生偏移，故相角無變化)，風機和SVG監測電壓無異常，接地變二次電壓也無異常，故本次故障期間機組網側、SVG、接地變電壓無警告;中性點偏移的主要原因是因為避雷器呈現高阻狀態后，其阻值低于站內接地變中性點接地電阻導致。
3、避雷器呈現高阻狀態 復合外套氧化鋅避雷器是用復合硅橡膠材料做外套，并選用多組高性能的氧化鋅電阻閥片串聯式結構，本次事故避雷器經初步判斷為個別閥片擊穿，導致整體阻值下降，但未下降至可擊穿臨界值，呈現出高阻狀態。
通過對現場故障避雷器解體分析，發現避雷器內部芯體倒數第五塊電阻存在兩點閃絡放電現象;故障電流作用于第五塊電阻上，導致避雷器底部不斷發熱，使避雷器芯體絕緣性能不斷下降;故障時刻，故障點為避雷器底部位置，而上部絕緣正常，避雷器為高阻接地。
圖3 避雷器內部放電點
圖4 避雷器外部放電點
4、事故線路停電前后絕緣等級差異情況拉路實驗停電前故障避雷器內部個別閥片擊穿，導致避雷器呈現高阻狀態，線路持續運行;在拉路實驗停運集電六線操作過程中，形成操作過電壓，將絕緣等級已嚴重不足的避雷器徹底擊穿，避雷器絕緣值降至0，呈現出直接接地狀態，固集電六線停運后A相絕緣搖不上去。
五、總結
以上是對本次35kV線路避雷器高阻接地引起母線電壓異常的判斷和處理，此次故障屬于小概率事件，電場人員合理、有效的處理方法，為風電場變電運維專業提供了寶貴經驗，具有一定的參考和使用價值。
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