电站外线故障预防分析讲义.docx
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电站外线故障预防分析讲义
昌盛日电新能源电力有限公司
8月份
电站输出线路故障分析及预防报告
批准：
审核：
编制：
运维技术维护小组
2016年8月30日
电站输出线路故障分析及预防报告
一、输出线路发生的故障情况
8月份公司已并网的电站发生5起输出线路故障，影响发电装机容量178．48MW，影响发电时间236小时30分钟，损失发电量1592038kWh。
详见表1：
表1：
电站输出线路故障统计表
序号
电站名称
故障时间
故障现象
停电范围
停电时长
损失发电量
1
肥城电站
8月14日13：
55分至8月31日14:
30分
35kV泰盛线高余站#315开关保护跳闸
一期10兆瓦光伏电站全站失电
168小时35分
406465kwh
2
谯盛电站
8月16日15：
00分至8月18日12:
15分
电站高压输出线路发生差动保护跳闸
谯盛40MW电站全站失电
23小时15分钟
209419KWH
3
谯盛电站
8月23日23：
18分至8月23日17:
10分
电站高压输出线路发生差动保护跳闸
谯盛40MW电站全站失电。
3小时52分钟
44429KWh
4
庐盛电站
8月26日05：
05分至8月27日20:
30分
庐盛线381开关、#1集电线301开关、#2集电线302开关、SVG303开关跳闸
庐盛19.98MW电站全站失电。
20小时25分钟
112706KWh
5
小镇电站
8月26日09：
32分至8月28日12:
23分
电站#5、#6集电线路光纤差动保护跳闸，
城盛三期、四期68.5MW停电。
20小时23分钟
819019kWh
合计
178．48MW
236小时30分钟
1592038kWh
二、故障损失电量占比类型分析
从电站输出线路发生故障影响损失发电量、影响发电故障类型等综合分析，损失电量占比前三位的占总损失发电量的90%。
发电量损失最大的是小镇电站，损失占比51%；其次是肥城电站，损失占比26%，再是谯盛电站，损失占比13%；因施工工艺原因造成的损失电量的故障类型占比77%。
详见表2：
表2：
故障原因损失发电量占比分析表
排名
电站名称
影响容量
损失发电量
损失占比
故障原因
故障形成诱因
故障类型
1
小镇电站
68．5MW
819019kWh
51%
线路C相对地放电
线路C相杆塔跨接线压线螺栓松动，对绝缘端子和杆塔放电
施工工艺
2
肥城电站
10MW
406465kwh
26%
高压输出电缆C相击穿
电缆屏蔽层进水，断路器不跳闸
施工工艺
3
谯盛电站
40MW
209419KWH
13%
输出线电缆与杆塔接线处AC相短路
鸟造成AC相短路
其它
三、故障形成原因分析探讨
1、小镇电站故障还原分析
1.1集控室综自保护跳闸动作记录情况
2016年8月26日上午09时32分，监控主机发出事故变位告警，小镇35kVII段母线断路器16619、16629断路器动作跳闸，开闭所16627、16630断路器跳闸。
检查故障录波器发现#2主变低压侧C相接地，A相B相电压升高，零序电压升高并由C相短路接地发展至AC两相短路接地，光纤差动保护动作跳开#5、#6号集电线路两侧断路器，35kVII段母线接地变检测到接地电流，过电流保护动作同时跳闸。
1.2光纤差动保护的原理
保护装置通过计算三相电流的变化，判断三相电流的向量和是否为零来确定是否动作，当接在电流互感器的二次侧的电流继电器（包括零序电流）中有电流流过达到保护动作整定值是，保护就动作，跳开故障线路的开关。
光纤差动保护采用分相电流差动元件作为快速主保护，并采用PCM光纤或光缆作为通道，使其动作速度更快，因而是线路相间短路、相间接地的主保护。
1.3造成线路光差保护跳闸的原因分析
从1.1集控室综自保护动作记录分析，符合1.2光差保护原理的线路接地引起差动保护；见图1、图2
图1图2
从小镇电站运维人员与项目施工单位查找故障点，在输出线路17#杆塔发现5号集电线路C相跨接线压线螺栓松动，并有放电熔烧痕迹，见图3、图4、图5。
这与1.1集控室保护动作装置记录情况和1.2光差保护动作原理相吻合。
图3图4图5
从查找故障线路相关的其它电气设备：
#5、#6集电线电缆、SVG接地变、II段母线、刀闸、断路器等，均无相间短路、接地放电现象。
1.4小镇输出线路故障结论
是因为施工工艺引发的故障，#5集电线17#杆塔C相跨接线镙栓没按工艺规范施工，镙母脱落，接触不好造成C相接触间隙放电，电晕通过绝缘子串和杆塔金具接地，引起输出线路光差保护动作跳闸。
2、肥城电站故障还原分析
2.1集控室综自保护跳闸动作记录情况
2016年8月14日13时55分，肥城电站35kV泰盛线高余站315断路器跳闸，动作类型：
比率差动，动作值（二次）：
24.592A故障相：
C相，动作时间：
13:
55：
11：
240；35kV泰盛线31断路器保护动作，动作类型：
比率差动，动作值（二次）：
24.609A故障相：
C相，动作时间：
13:
55：
11：
117；35KV#1集电线311断路器保护动作跳闸。
动作类型：
限时速断，动作值（二次）：
53.37A故障相：
BC相，动作时间：
13:
55：
11：
81。
13时56分，运维人员在监控后台发现#31断路器差动保护动作，#1集电极311断路器速断动作，发现35kv泰盛线所有数据显示为0，#31断路器未跳闸，联系调度告知高余站315开关跳闸。
2.2断路器定时限过流保护原理
定时限过流保护，其动作时限与故障电流之间的关系表现为定时限特性，即断电器保护动作时限与系统短路电流的数值大小无关，只要系统故障电流转换成保护装置中的电流，达到或超过保护的整定值，继电保护就以固有的整定时限动作，使断路器跳闸，切除故障。
2.3造成断路器定时限过流保护跳闸的原因分析
根据监控后台保护记录和断路器保护装置显示分析见图6、图7、图8，符合2.2断路器定时限过流保护原理。
图6#31断路保护记录图7后台报保护记录
图8#311断路器保护记录图935KV输出电缆C相绝缘破损
从运维人员在故障现场检查发现，35kv泰盛线#31断路器分闸线圈烧毁，C相电缆头绝缘套管损坏见图9、图10，8#箱变B相电缆头绝缘击穿见图11，与综自保护和后台监控报的保护动作是一致的。
图9断路器分闸线圈图10输出电缆故障点
图11C相对母排放电图12#8箱变B相绝缘击穿
#31断路器未跳闸，对则变电站315断路器被顶跳，使#1集电线#311断路器因集电线BC相短路跳闸。
在故障现场查看#31断路器的分闸线圈烧坏，原因查找是在分闸过程中电磁铁芯发生位移现象，进而导致铁芯卡涩，发生线圈烧烧毁，使断路器不跳闸；或是因铁芯活动冲程变小，分闸回路接通时，铁芯受到的推力不足顶不动断路器的脱扣机构，使分闸线圈长时间处于过载状态烧毁。
2.4肥城电站35KV输出电缆故障结论
从2.1、2.2、2.3项的原因分析使故障还原，一是施工工艺原因引起外线输出电缆C相接地，使#31断路器差动保护I段保护动作、II段保护动作。
二是31断路器拒跳闸，使故障范围进一步扩大化，把对侧高余变电站315开关顶跳，同时C相也对母线B相放电短路见图11，使#1集电线8#箱变B相绝缘击穿见图12，造成#1集电线311断路器因BC相短路保护动作跳闸见图8。
3、谯盛电站故障还原分析
3.1集控室综自保护跳闸动作记录情况
2016年08月16日14:
51:
12，谯盛3409线纵联差动保护动作（外线），35KV出线开关柜3409断路器跳闸；SVG无功补偿装置3416开关跳闸；35KV#1集电线3412开关跳闸、#2集电线3413开关跳闸、#3集电线3414开关跳闸、#4集电线3415开关跳闸。
3.2光纤差动保护的原理（同3.2）
3.3输出线路3409保护跳闸的原因分析
监控后台保护记录和断路器保护装置显示分析见图13、图14；
图13输出线路保护装置记录图14后台监控报保护记录
在故障现场查找故障点，外线地埋电缆与外线26号杆塔爬杆段AC相电缆头短路烧坏见图15，现场有烧焦的鸟见图16，
图15电缆头故障点图16引起AC相短路肇事的鸟
3.4谯盛电站35KV输出电缆故障结论
依据3.1、3.2、3.3的现场故障还原分析，谯盛电站35KV输出电缆AC相短路，引起线路纵差保护跳闸原因是输出线路没安装驱鸟器，鸟停在电缆头上造成接地或短路的。
四、输出线路差动故障跳闸的预防措施
8月份电站暴露出的输出线路故障，按冰山原理推测，公司已并网运行的电站也有这类似的隐患，能浮出水面的是少数部分的，隐藏在水下看不见的才是多数部分的。
所以对发电损失比较大故障，一定要在全公司电站进行类似故障隐患排查，把没有浮出水面的隐患，即时采取有效的预防措施，以保电站安全稳定运行，使发电量保持在最大化。
1、对施工工艺引发的故障预防措施
1.1对将要建设的项目，在电缆采购时要选择优质的电缆产品。
电缆和电缆附件质量的好坏直接影响了电力电缆线路的安全运行，材料选用不当、工艺落后、生产设备不良、质量管理和生产管理不善都会造成电缆的质量问题。
因此，在选用电缆产品时，一定要严把质量关，杜绝故障源头。
1.2对在建项目由项目牵头加强施工单位管理，监理加强现场施工质量管理，严格按工艺要求施工。
首先要开展针对电缆施工人员的技能培训和考核，以保证电缆的安装质量；其次要加强施工监理，严格按照项目计划进行施工，严禁为抢工期而牺牲工程质量的行为；最后要严把试验和验收关，改变施工与试验由同一施工单位完成的生产管理模式，严格按照国家技术标准施工和验收。
1.3对建成的项目，因外线维护是外包给外单位，要求线路外包单位加强日常维护。
平时还应加强线路巡视，对电缆连接头、标示桩、警示牌等要进行定期维护，对电缆头连接部位要定期进行红外测温点检；此外还应与公司农业部门加强信息交流，避免其农业施工过程中开挖、打桩等作业对电力电缆造成外力破坏。
2、断路器不跳故障的预防措施
断路器不跳闸的原因通常有两个：
一是操作机构机械部分故障，二是操作回路电气故障。
当断路器出现不跳闸是往往会造成事故扩大和重大人身安全事故，所以对断路器不跳闸故障一定不能麻痹大意，提早做好预防措施。
2.1由运维来组织对这次不跳闸的断路器进行同厂家、同型号，及公司电站有多少台数量进行统计，要找出这类型号的断路器，提前预防同类事故发生。
2.2由公司商务采购牵头联系厂家，对电站统计出来的同型号断路器，必须对它的分闸控制回路进行传动试验，和机械传动部分进行测量机械行程特性，测量相间和同相各断口间的同期。
以保证断路器性能满足安全稳定运行。
2.3为预防断路器不跳闸在合位，手车式断路器禁止合闸位置推（摇）入或拉（摇）出手车。
电站运维在手车式断路器的停、送电操作，停送电操作票中必须有“检查开关确在分闸位置”的项目。
3、对鸟造成输出线路接地和短路故障的预防
3.1对拟建的电站项目在输出线路上安装驱鸟器，要求与工程建设三同时：
同时设计、同时施工、同时投入使用。
3.2对正建设的电站，由项目负责输出线路安装驱鸟器。
3.3已投入运行的电站，由运维来负责利用秋季检查或春检停电期间，对其进行整改安装驱鸟器。
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