某水电站主变高压侧电压互感器C相电压异常分析与讨论

　　2014至2019年以来，某水电站监控系统多次短时报“GIS#1主变高压侧Ubc、Uca线电压越低限”、“5014开关保护装置异常报警”信号。经检查确认，5014开关保护装置异常报警原因均为#1主变高压侧C相电压短时降低导致。2019年1月5日05点28分19秒，监控系统报“#1安控装置PT断线”，持续时间约6分35秒，导致该水电站1号安控装置闭锁及对应变电站安控装置异常报警，同时也伴有“5014开关保护装置异常报警”信号。经现场检查确认，报警原因均为#1主变高压侧C相电压降低、自产零序电压异常。针对此异常现象，结合历次异常事件数据对511YH C相电压异常开展进一步检查和分析。

　　1 事件经过

　　2017年3月16日03时04分、03时05分、03时23分、04时56分、06时07分、08时28分，CCS多次发“1号主变高压侧线电压Ubc475.82kV低限报警、超低限报警，1号主变高压侧线电压Uca475.55kV低限报警、超低限报警”等信号。查询历史数据发现，06时07分15秒报警事件时刻511YH Ua为306.30 kV、Ub为306.80kV、Uc为242.75kV，检查1号主变及相关500kV一次设备运行正常。

　　经提取历史数据分析发现，#1主变高压侧线电压Ubc、Uca越低限事件在2014年、2015年、2016年、2017年、2018年分别发生13次、2次、0次、2次、0次，且每次发生时均伴有GIS开关或隔刀动作。但每次GIS开关或隔刀动作不一定出现#1主变高压侧线电压Ubc、Uca越低限报警，仍存在一定偶然性。为进一步确定报警原因，根据某水电站GIS 500kV设备操作时GIS#1主变高压侧线电压越低限报警、5014开关保护装置异常报警检查处理方案，于2018年4月19日对GIS#1主变高压侧电压互感器511YH相关外部二次回路(自LCP2以外)检查，包括电缆芯线核对、绝缘测试、端子紧固与更换等，确认二次回路、元件及电缆无异常。

　　2018年5月10日19时41分，当运行操作合上50122刀闸后，CCS再次瞬报“1号主变高压侧线电压Ubc498.40kV低限报警、超低限报警”、“1号主变高压侧线电压Uca498.04kV低限报警、超低限报警”，5s后恢复正常。现场检查511YH、5014、5013开关一、二次设备运行正常。为更直观捕捉电压变化趋势，分别于2018年5月11日与2018年5月20日，将511YH二次绕组接入故障录波仪内对异常电压波形进行捕捉。

　　经统计，从2016年12月17日5014开关保护改造投运后多次报PT断线异常报警信号及具体报警次数为：2017年1月至2018年1月0次；2018年2月1次，持续时间(秒)5；2018年3月3次，持续时间(秒)2、6、2；2018年4月1次，持续时间(秒)3；2018年5月至10月0次；2018年11月1次，持续时间(秒)2；2018年12月5次，持续时间(秒)2、3、2、2、2；2019年1月1日至7日6次，持续时间(秒)3、5、3、11、4、10。自2018年5月31日安控装置改造投运后，1号安控装置在2019年1月5日5点28分和18点47分分别发生两次PT断线报警，持续时间分别为6分35秒和24秒。

　　2 检查处理过程

　　2.1 511YH一次部分检查

　　2013年12月，GIS 5013开关大修时从送出线路出线套管处对511YH分相施加317.5kV电压，加压时间15min，试验合格。

　　2018年4月14日，检修班组对511YH进行了一、二次绕组直流电阻、绝缘电阻和极性、变比试验，试验数据如表1。其中，由于测试时串入大地回路，测量变比偏差在-1.3至-1.0之间，均超过其0.2级的规定，但三相偏差基本一致。经与同类型的512YH、513YH试验数据进行对比，各试验数据变化不大。因现场受到试验设备及运行工况条件限制，该次检查暂未对511Y开展交流耐压、励磁特性试验以及在线局放的实时监测，且故障具有瞬时性，因此暂不能完全排除511YH本体异常。

　　2.2 二次回路接地检查

　　按照《某水电站GIS500kV设备操作时GIS #1主变高压侧线电压越低限报警、5014开关保护装置异常报警检查处理方案》完成了对二次回路及设备(监控部分)、二次回路及设备(保护部分)的检查。二次回路检查内容包括5013开关现地控制屏LCP2、GIS模拟屏MCP、接口屏IFP、GIS开关站现地控制单元9LCU、#1安控装置、#2安控装置、5014开关保护装置、5013开关保护装置二次回路核对、绝缘测试、端子紧固及更换、接地核查等。同时，在5013开关现地控制屏LCP2内加装等电位接地排，将1号主变高压侧9-1PT的二次回路接地点由保护接地排改接入等电位接地排。

　　表1 511YH试验记录表 导出到EXCEL

　　试验项目 试验数据

　　绝缘电阻 相别 A相(MΩ) B相(MΩ) C相(MΩ)

　　AN-1a1n.2a2n.dadn.E 100000 100000 100000

　　1a1n-AN.2a2n.dadn.E 100000 100000 100000

　　2a2n-AN.1a1n.dadn.E 100000 100000 100000

　　dadn-AN.1a1n.2a2n.E 100000 100000 100000

　　试验仪器 MODEL3121A兆欧表(日本共立，编号WO347455)

　　试验标准 用2500V兆欧表测量；与历史数据相比无明显变化

　　试验结论 合格

　　直流电阻 相别 A相 B相 C相

　　一次绕组(kΩ) 46.87 48.23 48.14

　　1a1n(mΩ) 10.507 10.349 10.323

　　2a2n(mΩ) 10.292 10.257 10.312

　　dadn(mΩ) 25.08 24.87 25.19

　　使用仪器 QJ84A型直流双臂电桥(出厂编号1502071)北京博电PCT200A互感器综合测试仪

　　试验标准 与出厂值比较相比无明显变化

　　试验结论 合格

　　极性变比 相别 A相 B相 C相

　　1a1n 极性 减极性 减极性 减极性

　　变比差 -1.184% -1.287% -1.256%

　　2a2n 极性 减极性 减极性 减极性

　　变比差 -1.184% -1.283% -1.269%

　　dadn 极性 减极性 减极性 减极性

　　变比差 -1.022% -1.125% -1.103%

　　使用仪器 北京博电PCT200A互感器综合测试仪

　　试验结论 由于试验时接入地网，1a1n变比超差，其他绕组试验合格。

　　备注 511YH相关试验为首次测试

　　2.3 9LCU电度表测量回路检查

　　9LCU内511YH二次侧电压由电度表测得，CCS多次报Ubc、Uac电压越低限，Uab电压正常。经5月12日至5月22日故障录波信息可知，511YH二次侧绕组不单是第一组绕组C相电压出现越低限情况，第二组绕组C相同样出现越低限情况，初步排除测量元件问题。

　　2.4 临时录波检查情况

　　自2018年5月12日开始，在GIS现地控制屏接入临时故障录波仪，实时监测GIS开关操作时511YH的波形，录波情况如下。

　　2018年5月12日5043开关分闸，录波发现511YH第一绕组C相电压有明显下降，第一绕组C相电压最低下降至约46V(正常值约为60V)，其中3次谐波值达12%(图2)，其中1、2、3通道分别为第一绕组A相、B相、C相，5、6、7通道分别为第二绕组A相、B相、C相；2018年5月16日50331隔刀分闸，录波发现511YH第二绕组C相有明显电压下降，第二绕组C相电压最低下降至约50V(正常值约为60V)，其中3次谐波值达8%(图3)，其中1、2、3通道分别为第一绕组C相、第二绕组C相、第三绕组C相。

　　图1 511YH二次绕组接线图

　　图1 511YH二次绕组接线图 下载原图

　　图2 511YH电压异常波形图

　　图2 511YH电压异常波形图 下载原图

　　图3 511YH电压异常波形图

　　图3 511YH电压异常波形图 下载原图

　　2018年5月22日9时4分左右，GIS无任何操作，录波发现511YH第二绕组C相电压有明显下降(图4)，其中1、2、3通道分别为第一绕组C相、第二绕组C相、第三绕组C相；2018年5月22日50121隔刀合闸，录波发现511YH第一绕组C相电压、第二绕组C相电压有明显下降，但第一绕组持续时间很短(图5)，其中1、2、3通道分别为第一绕组C相、第二绕组C相、第三绕组C相。

　　图4 511YH电压异常波形图

　　图4 511YH电压异常波形图 下载原图

　　图5 511YH电压异常波形图

　　图5 511YH电压异常波形图 下载原图

　　图6 511YH电压异常波形图

　　图6 511YH电压异常波形图 下载原图

　　2019年1月6日，在LCP2屏内断开了511YH的第二绕组负荷，此时C相电压仍然有降低，基本排除LCP屏至负载侧二次回路对511YH C相电压降低的影响。在LCP2屏内断开511YH的第二绕组负荷后电压异常(图6)，其中1、2、3、4通道分别为第二绕组A相、B相、C相及自产零序电压。

　　3 检查结论和处理建议

　　5014开关保护和安控装置PT断线报警判据如下：安控装置SCS-500E、5014开关保护PCS-921A的PT断线报警定值分别为3U0大于5.56V、延时5s报警，3U0大于8V、延时1.25s报警；PT断线恢复定值分别为3U0恢复正常后瞬时返回，3U0恢复正常后延时2s后返回。

　　综合监控系统GIS#1主变高压侧Ubc、Uca线电压越低限、5014开关保护装置异常报警及安控装置异常报警等事件，结合检查情况及波形数据分析，初步判断511YH本体至LCP2屏段存在异常。为彻底消除设备隐患，建议对511YH本体、本体至LCP2屏段二次回路进行彻底检查，必要时进行更换建议采用自PT端子屏向负荷辐射方式，对GIS全部电压互感器二次回路进行统一改进，保证各二次回路规范、独立、简洁、清晰。