王 升

(雅礱江流域水電開(kāi)發(fā)有限公司，四川 成都 610051)

氣體絕緣金屬封閉輸電線路(Gas Insulated Metal Enclosed Transmission Line,GIL)作為一種新型的輸電線路，具有輸電容量大、損耗小、占地少、布置靈活、可靠性高、免維護(hù)、壽命長(zhǎng)、與環(huán)境相互影響小等優(yōu)點(diǎn)，采用GIL可解決特殊氣象環(huán)境或特殊地段的輸電線路架設(shè)問(wèn)題，通過(guò)合理規(guī)劃和設(shè)計(jì)，不但可以大大降低系統(tǒng)造價(jià)，而且也能提高系統(tǒng)的可靠性，因此GIL越來(lái)越多的在大型水電站中得到應(yīng)用[1]。GIL在大型水電站中通常作為地下廠房GIS開(kāi)關(guān)站和廠外架空線之間的連接，其繼電保護(hù)范圍一般包含在線路保護(hù)范圍內(nèi)，未對(duì)其單獨(dú)配置繼電保護(hù)裝置，因此GIL發(fā)生單相接地故障時(shí)，線路保護(hù)裝置會(huì)啟動(dòng)跳開(kāi)相應(yīng)的線路開(kāi)關(guān)，故障測(cè)距為0 km[2]。如果僅參考線路保護(hù)裝置、行波測(cè)距和故障錄波裝置的故障測(cè)距數(shù)據(jù)，是不能判斷故障點(diǎn)是在廠內(nèi)GIS及GIL設(shè)備，還是廠外出線場(chǎng)附近架空線路。若故障范圍不能確定，則影響線路是否具備試送和線路開(kāi)關(guān)是否具備合環(huán)運(yùn)行的判斷。

錦屏一級(jí)水電站500 kV一次設(shè)備主接線采用3串三分之四斷路器接線，共有6臺(tái)發(fā)變組和3回出線，3回出線經(jīng)廠內(nèi)GIS接出后，采用GIL送至廠外出線場(chǎng)，再由500 kV架空線路送至82 km外的換流站。本文針對(duì)該水電站內(nèi)500 kV GIL曾發(fā)生的一起短路接地故障，利用線路保護(hù)、故障錄波和穩(wěn)控裝置所測(cè)得的故障電流，結(jié)合500 kV保護(hù)配置圖來(lái)綜合判斷故障范圍，為后續(xù)事故處理提供重要參考。

1 系統(tǒng)配置

站內(nèi)每條線路的線路保護(hù)共配置2套，每套線路保護(hù)配置1套南瑞RCS-985GMV超高壓線路電流差動(dòng)保護(hù)裝置和1套R(shí)CS-925G過(guò)電壓保護(hù)及故障啟動(dòng)裝置。2套保護(hù)配置完全獨(dú)立，保護(hù)裝置采集的線路電流為2個(gè)線路開(kāi)關(guān)靠母線側(cè)的CT電流。

站內(nèi)500 kV GIS系統(tǒng)配置1套故障錄波裝置，選用ZH-5嵌入式電力故障錄波分析裝置。該裝置能記錄500 kV系統(tǒng)故障全過(guò)程的信息和數(shù)據(jù)，并進(jìn)行計(jì)算處理。該裝置能進(jìn)行電流、電壓幅值、峰值、有效值、頻率計(jì)算；有功、無(wú)功功率計(jì)算；具有連續(xù)監(jiān)視500 kV線路故障和系統(tǒng)振蕩的能力。故障錄波裝置測(cè)量的線路電流取自線路開(kāi)關(guān)和線路刀閘之間的線路短引線上的CT。

線路開(kāi)關(guān)和線路刀閘之間的線路短引線接線圖如圖1所示。

圖1 線路短引線接線圖

站內(nèi)的穩(wěn)控裝置采用雙重化配置，均為南瑞SCS-500型穩(wěn)控裝置，2套裝置功能完全相同、相互獨(dú)立。穩(wěn)控裝置主要監(jiān)測(cè)線路、母線和發(fā)變組的運(yùn)行情況，識(shí)別系統(tǒng)運(yùn)行方式，進(jìn)行故障判別，并按策略表執(zhí)行相應(yīng)的控制措施，以提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。穩(wěn)控裝置測(cè)量的線路電流取自線路刀閘外側(cè)出線CT。線路刀閘至廠外架空線路之間的線路GIL接線圖如圖2所示。

2 故障現(xiàn)象

錦屏一級(jí)水電站曾發(fā)生過(guò)一起GIL單相短路接地故障，故障發(fā)生后線路保護(hù)動(dòng)作且啟動(dòng)重合閘，跳開(kāi)故障相線路開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)重合于故障后溝通三跳，跳開(kāi)故障線路開(kāi)關(guān)三相。經(jīng)檢查，線路保護(hù)裝置測(cè)距結(jié)果為0 km，故障電流為5.78 A(二次值)。行波測(cè)距裝置單端測(cè)距結(jié)果為故障點(diǎn)距離換流站82.588 km(即距離本站0.662 km)[3]。

接地故障發(fā)生后故障錄波裝置啟動(dòng)，啟動(dòng)原因?yàn)榉窒嚯娏鞑顒?dòng)保護(hù)動(dòng)作，故障錄波測(cè)量故障位置為0.059 km，查看故障錄波裝置屏上顯示的故障電流如圖3所示[4]。

從線路保護(hù)裝置、行波測(cè)距裝置和故障錄波裝置的測(cè)距結(jié)果看故障點(diǎn)在電站側(cè)附近，但無(wú)法確定是廠內(nèi)GIL還是廠外架空線路。

圖2 線路GIL接線圖

圖3 故障時(shí)故障錄波線路電流

GIL單相永久接地故障時(shí)，故障線路跳閘，穩(wěn)控裝置同時(shí)也會(huì)發(fā)出運(yùn)行方式異常告警，并記錄故障線路的電流，穩(wěn)控裝置上顯示的故障電流如圖4所示[5]。

圖4 故障時(shí)穩(wěn)控裝置線路電流

3 故障分析

根據(jù)錦屏一級(jí)水電站500 kV一次設(shè)備主接線圖，當(dāng)發(fā)生線路單相永久接地故障，且故障測(cè)距為0 km，則故障點(diǎn)可能在以下三個(gè)位置：

1)線路開(kāi)關(guān)至線路刀閘之間的短引線；

2)線路刀閘至出線場(chǎng)的GIL；

3)出線場(chǎng)附件的架空線路。

對(duì)上述三個(gè)故障點(diǎn)的詳細(xì)分析如下。

1)線路開(kāi)關(guān)至線路刀閘之間的短引線。如果故障點(diǎn)在線路開(kāi)關(guān)到線路刀閘之間的線路短引線上，由圖1可知，對(duì)于線路保護(hù)和故障錄波裝置的CT回路而言，線路保護(hù)裝置CT測(cè)量的電流為本側(cè)母線給故障點(diǎn)直接提供的故障電流，而故障錄波裝置所測(cè)量電流為換流站通過(guò)線路(存在線路阻抗)提供的故障電流，因此線路保護(hù)裝置所測(cè)量電流會(huì)大于故障錄波裝置所測(cè)量電流。

2)線路刀閘至出線場(chǎng)的GIL。如果故障點(diǎn)在線路刀閘至出線場(chǎng)的GIL上，由圖2可知，對(duì)于故障錄波裝置和穩(wěn)控裝置的CT回路而言，由于故障錄波裝置所測(cè)量電流為本側(cè)母線給故障點(diǎn)直接提供的故障電流，而穩(wěn)控裝置所測(cè)量電流為換流站通過(guò)線路(存在線路阻抗)提供的故障電流，因此故障錄波所測(cè)量電流會(huì)大于穩(wěn)控裝置所測(cè)量電流。

3)出線場(chǎng)附近的架空線路。如果故障點(diǎn)在出線場(chǎng)附近的架空線路上，則對(duì)于穩(wěn)控裝置和故障錄波裝置的CT回路而言，該電流為穿越性電流，兩組CT所測(cè)量電流應(yīng)相同。

4 結(jié) 語(yǔ)

在此次GIL單相永久接地故障后，線路保護(hù)裝置測(cè)量的故障電流換算成一次值為23 120 A(變比為4 000∶1)。故障錄波裝置測(cè)量的故障電流為24 472 A。穩(wěn)控裝置所測(cè)量最大電流僅為6 480 A。

根據(jù)以上的分析，對(duì)比這三個(gè)故障電流值可知，故障情況與上述的第二種情況相同，因此可以確定故障點(diǎn)在線路刀閘至出線場(chǎng)的GIL上。最后經(jīng)過(guò)對(duì)故障相GIL用內(nèi)窺鏡檢查，發(fā)現(xiàn)GIL內(nèi)部確實(shí)存在放電痕跡。

因此，當(dāng)廠內(nèi)GIL發(fā)生接地故障時(shí)，線路保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)故障線路，但是無(wú)法通過(guò)線路保護(hù)裝置和行波測(cè)距結(jié)果判斷故障范圍。此時(shí)可以通過(guò)對(duì)比線路保護(hù)裝置、故障錄波裝置和穩(wěn)控裝置的故障電流來(lái)確定故障范圍，從而為線路開(kāi)關(guān)是否具備合環(huán)運(yùn)行和線路是否具備試送條件提供依據(jù)。