浅析500kV变电站串联补偿装置永久旁路故障处理

史敏王勇芳

摘要：本文就普提变电站串联补偿装置永久旁路原因进行了分析以及故障处理，并配以实例进行详细的介绍。

关键词：永久旁路；MOV避雷器；故障分析；串联补偿装置

1初步分析故障原因

1.1串联补偿装置旁路开关永久旁路原因初步分析500kV普提变电站串联补偿装置保护系统1和2，两个保护系统具有相同的功能，更多的信息来自各自保护的功能描述。从保护矩阵红色行可看出GAP拒绝触发将同时启动告警和永久旁路。导致该串联补偿装置旁路开关永久旁路，串联补偿装置系统保护2发“GAP拒绝触发”其保护行为正确。

1.2串联补偿装置GAP拒绝触发原因初步分析原因一：保护的动作行为异常，但由于该套串联补偿装置保护系统于之前进行了保护全检工作，两套保护的动作行为正确无异常，初步判断为一次回路故障。原因二：串联补偿装置两套保护系统1、2均动作判MOV避雷器高电流过载动作，说明两套保护均采集到平台上MOV避雷器（阀型避雷器）CT二次电流。分析500kV普洪一线线路故障时3号串联补偿装置保护却动作原因，从500kV线路故障录波器中提取了普洪一线故障报告的同时，也提取了二普一、二、三线的录波报告，对其电流波形进行了分析。二普三线在普洪一线故障时C相电流最大，峰值接近4000A左右，通过分析，认为该电流在串联补偿装置电容器两端是不会产生击穿MOV避雷器的高电压，初步判断串联补偿装置平台上的MOV避雷器可能有损坏的情况。

2深入查找故障原因

2.1一次设备的检查

500kV普提变电站二普三线的3号联补偿装置停电，开始查找故障原因。对二普三线的3号联补偿装置一次设备进行检查。发现C相平台一只编号为128177#MOV避雷器上下气体转移喷嘴处由于MOV避雷器发生过载，减压隔膜已打开，MOV避雷器法兰轻金属合金板明显变形。经试验发现该只MOV避雷器绝缘电阻、直流泄漏试验数据明显异常。对二普三线三相平台其他所有设备进行全面检查和测试，其它设备测试结果均与上次预试无变化趋势。MOV避雷器测试试验数据：128177#MOV避雷器预试数据：绝缘电阻（ΜΩ）：15000、直流3mA下参考电压（kV）114.3，0.75参考电压下泄漏电流（μA）：86；128177#MOV避雷器检查测试数据：绝缘电阻（ΜΩ）：80、直流3mA下参考电压12（kV）82.2，0.75参考电压下泄漏电流（μA）：227；编号为128177#MOV避雷器从外观检查和试验数据判断，该MOV避雷器已损坏。

2.2MOV避雷器损坏原因分析

2.2.1MOV避雷器简介

3EQ3型的MOV避雷器可用于最大800kV的交流系统和最大为550kV的直流系统。它由一个或多个单元构成。这里做一简要介绍。外型结构参见图1。其中图1（a）是500kV普提变电站FSC采用的外型结构和安装方式。MOV避雷器的结构设计为：避雷器中起作用的元件是金属氧化物变阻器。它们按照一个或多个柱形并联排列，组装在一个密封的合成塑料外壳内。外壳由以下两种基本成分组成：玻璃纤维加强塑料管和硅树脂橡胶。玻璃纤维加强塑料管。该结构能承受重机械力负荷，即它不仅能吸收在正常操作情况下产生的机械力而且能吸收在发生地震时产生的机械力。若避雷器受力负荷过载，也不会发生整体粉碎情况。避雷器外表采用硅树脂橡胶材质，因其排水性，可以保持通过其表面放电至低电位的特性，从而确保了当其外壳存在污物或被污染时也能正常运行。MOV避雷器的工作方式为：金属氧化物变阻器是非线性的，换句话说，它们有明显的电流-电压特性曲线，这就意味着，正常情况下在承受持续电压时，只有很小的所谓泄漏电流才能通过。如果由于雷击或开关操作引起过电压，变阻器将导通，导致放电电流进入大地，同时过电压值将被降低至避雷的放电电压值。在这里由于开关操作冲击引起的放电电流可达到2kA，由于雷击冲击造成的放电电流值范围在1-10-20kA。

2.2.2MOV避雷器损坏原因分析

普洪一线故障时C相故障时，二普三线电路流过的最大峰值接近4000A进行计算，得出电容器在该电流下承受的电压有效值为61.290kV，为1.28倍电容器额定电压，该电流持续时间接近50ms，满足过载电压要求。通过对128177#MOV避雷器的解体，三柱非线性金属氧化物变阻器表面有贯穿性沿面放电痕迹，排除了非线性金属氧化物变阻器和拉杆存在缺陷的可能。同时发现合成塑料外壳内部有水形成的通道，同时在密封法兰边缘也发现类似水滴形成的通道。因此判断，MOV避雷器损坏原因是由于该MOV避雷器内部受潮存在缺陷导致避雷器内部阀片出现沿面放电。

2.3保护装置的校核与验证发现

进一步验证了3号串联补偿装置两套保护在采样和动作逻辑的正确性，对两套保护进行了以下试验：①在3号串联补偿装置平台上分别对MOV避雷器的CT、串联补偿装置线路电流的CT、间隙的CT进行了一次通流试验，两套保护装置采样正确，通过上述试验可判断保护CT二次回路接线正确、回路完好。②在MOV避雷器的CT二次、间隙CT二次回路上加定值电流分别模拟MOV避雷器高电流动作间隙触发动作、MOV避雷器高电流动作间隙拒绝触发动作及MOV避雷器过负荷保护动作逻辑，3号串联补偿装置两套保护的动作行为正确，经试验证明两套保护无异常。

3结论以及措施

本次串联补偿装置故障是因个别MOV避雷器性能差被击穿，量能通过故障MOV避雷器得以释放，一次回路上不能提供大功率持续的电流，使供给GAP（间隙）的能量不足。又因串联补偿装置的两套系统保护判GAP（间隙）电流是取于同一个CT的两个独立二次回路，故采样上有较小的差异。两套保护装置GAP（间隙）触发电流定值：有效值400A。在这次故障中，通过间隙CT的一次电流处于系统保护判“间隙是否动作的有流定值”的临界状态，系统保护1采样到的间隙电流刚达到定值，所以不判间隙“拒绝触发”动作，系统保护2采用还未达到定值，故判间隙“拒绝触发”动作，造成3号串联补偿装置的永久旁路。由于设计时已考虑该类故障的发生，每相串联补偿装置热备用两只MOV避雷器，对该故障进行处理，将已损坏MOV避雷器拆除即可投入运行，如需完全备用容量只能整相进行更换。

参考文献

[1]杨晓滨.500kV变电站无功补偿装置继电保护整定的分析与研究[D].山东：山东大学，2014（11）：39-40.

[2]石铃林.串联补偿装置在500kV输电线路上的应用分析[J].职业圈，2013，06.

作者简介

史敏（1988.01），女，山西太原人，山西大学电气工程及其自动化专业本科，助理工程师。单位：山西省电力公司检修分公司，研究方向:500kV变电站运行维护管理.

王勇芳（1980.05），女，山西太原人，重庆大学电气工程及其自动化专业本科，助理工程师。单位：山西省电力公司检修分公司，研究方向:500kv串联补偿装置。