唐云飛

（南方電網(wǎng)超高壓輸電公司曲靖局）

一起500kV主變過激磁保護誤動作事件分析

唐云飛

（南方電網(wǎng)超高壓輸電公司曲靖局）

本文介紹了一起500kV變壓器由于高壓側(cè)電壓互感器二次回路中性點電位出現(xiàn)“零點漂移”現(xiàn)象，從而導(dǎo)致變壓器過激磁保護誤動事件，并分析了導(dǎo)致事件發(fā)生的原因，提出了相應(yīng)防范措施。

變壓器；過激磁保護；二次回路；中性點電位；零點漂移

0 引言

變壓器由于電壓增高或者頻率降低，將會出現(xiàn)過激磁狀態(tài)。變壓器過激磁運行會引起鐵心飽和以及勵磁電流急劇增加，勵磁電流的波形還會發(fā)生畸變，產(chǎn)生高次諧波，導(dǎo)致變壓器內(nèi)部損耗增大、鐵心溫度升高。同時，由于鐵心飽和將會產(chǎn)生大量漏磁，這些漏磁在導(dǎo)線、油壁等產(chǎn)生渦流，引起局部過熱，會造成介質(zhì)絕緣損壞以及鐵心變形等。在實際運行中，大容量、超高壓變壓器通過設(shè)置過激磁保護來確保其安全穩(wěn)定運行。與此同時，變壓器因倒閘操作時PT切換不到位等原因造成的誤動作事件時有發(fā)生，現(xiàn)就一起典型的由于PT二次回路中性點接地不良導(dǎo)致的主變過激磁保護誤動作進行分析，為類似設(shè)備的安全運行和事故分析提供借鑒。

1 事件經(jīng)過

2017年4月8日10時54分45秒，某變電站500kV #3主變第一套過激磁保護動作跳開主變?nèi)齻?cè)開關(guān)。主變跳閘后，繼電保護人員立即開展保護動作情況分析，通過分析故障錄波、主變保護動作情況、主變本體無異常等現(xiàn)象，判斷為主變第一套過激磁保護誤動。12 時02 分，當值值長向中調(diào)申請退出主變第一套過激磁保護后恢復(fù)#3主變送電。12時45分操作結(jié)束，#3主變恢復(fù)正常運行。

2 保護動作分析

2.1 過激磁保護動作分析

該變電站#3主變配置2套主保護，一套非電量保護。跳閘現(xiàn)場檢查#3主變第一套保護（SGT756）12223ms高壓側(cè)C相過激磁保護動作跳閘，12288ms高壓側(cè)低電壓保護動作，12289ms低壓側(cè)低電壓動作，12298ms高壓側(cè)負序電壓動作，PT斷線燈亮；#3主變第二套保護（RET521）、非電量保護（FST-BT500）未動作，也無告警信號；主變故障錄波正常啟動。

繼電保護人員調(diào)取了保護裝置、故障錄波裝置數(shù)據(jù)。通過分析，主變第一套保護裝置采集的高壓側(cè)電壓出現(xiàn)了異常，A、C 相電壓異常升高，B相電壓降低。其中保護裝置錄波顯示高壓側(cè)三相電壓依次為Ua＝64.31V，Ub＝37.78V，Uc＝72.08V（見圖1），C 相電壓（72.08/60.62=1.19倍）達到動作值（過激磁保護定值整定為：電壓大于1.12倍啟動反時限計時），過激磁保護啟動。

圖2顯示，12218ms過激磁保護動作出口，主變第一套保護裝置采集到的高壓側(cè)三相電壓依次為Ua＝70.40V，Ub＝28.13V，Uc＝74.80V，C 相電壓高達基準值的1.23 倍（74.08/60.62=1.23）。（過激磁保護定值整定為：電壓大于1.25倍，反時限延時12s出口。）

2.2 故障錄波圖分析

圖1

圖2

#3 主變用故障錄波器（南京銀山Y(jié)S-89A）在#3 主變跳閘時，一共錄到3個波形。

從第一次錄波（圖3）可以看出，電壓異常時間未達到過激磁保護動作時間（過激磁保護定值整定為：電壓大于1.25倍，反時限延時12s出口），所以過激磁保護未動作。

從第二、三次錄波（圖4、圖5）可以看出，#3主變高壓側(cè)電壓異常（A相70.38V，B相28.04V，C相74.43V），持續(xù)約12.4s（過激磁保護定值整定為：電壓大于1.25倍，反時限延時12s出口），第一套保護過激磁動作，跳開主變?nèi)齻?cè)開關(guān)。

2.3 低電壓、負序電壓元件動作分析

高壓側(cè)低電壓、負序電壓，低壓側(cè)低電壓元件動作是在過激磁保護動作出口后的正常動作行為。邏輯圖見圖6。

3 現(xiàn)場檢查情況

圖3

圖4

圖5

圖6

#3主變500kV側(cè)電壓互感器有3個二次繞組，第一個繞組容量100VA,負荷有：第一套保護裝置、電能表、測控裝置、A 套安穩(wěn)裝置、兩套融冰裝置、#3主變套管在線監(jiān)測裝置、故障錄波器、同步向量采集裝置、5111開關(guān)保護、5112開關(guān)保護（同期電壓A相）電壓回路共用CVT第一繞組；第二個繞組容量50VA,負荷有第二套保護裝置、B套安穩(wěn)裝置；第三個繞組為開口三角形繞組，負荷有故障錄波器。#3主變500kV 側(cè)電壓互感器3個二次繞組均通過中性線N600 匯集連接到電能表屏屏頂小母線，再由電能表屏屏頂小母線連接到該變電站主控樓220kV保護室接地（見圖7）。

主變恢復(fù)運行后，4月8日19時至9日2時，繼電保護二次人員對#3主變高壓側(cè)電壓二次回路進行了檢查。主要針對二次回路絕緣是否良好、接線是否牢固、接線是否正確進行檢查。檢查結(jié)果：絕緣正常，#3主變500kV側(cè)電壓互感器二次繞組中性線N600至電能表屏屏頂小母線連接螺栓松動。為進一步核查接線情況，4月10日申請#3主變停電進行了詳細檢查。具體情況如下。

圖7

（1）二次回路電纜絕緣檢查

在#3主變500kV側(cè)電壓互感器端子箱使用MODEL3125 型數(shù)字式絕緣電阻測試儀500V檔進行測量，測量結(jié)果絕緣合格。詳細情況見圖8。

（2）二次回路接線連接是否牢固檢查

4月9日16時至4月10日13時，保護人員對#3主變500kV側(cè)電壓互感器端子箱內(nèi)及#3主變保護小室電能表屏電壓回路進行檢查，檢查發(fā)現(xiàn)#3主變電能表屏內(nèi)，#3主變保護用的N600到屏頂與YMN小母線連接螺栓有松動現(xiàn)象，并且連接的端子只有墊片，無彈簧墊片（見圖9），其余電纜接線牢固。

圖9

4 誤動原因分析

結(jié)合現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)的問題，現(xiàn)場技術(shù)人員進行了深入分析，認為#3主變500kV側(cè)電壓互感器二次繞組中性線N600至電能表屏屏頂小母線連接螺栓松動，導(dǎo)致電壓互感器二次繞組中性點接地不良，中性點電位出現(xiàn)偏移是造成#3主變第一套過激磁保護誤動作的直接原因。第二套過激磁保護由于用線電壓作為判據(jù)，未造成誤動。當電壓互感器中性點接地不良時，中性點電位偏移，出現(xiàn)“零點漂移”導(dǎo)致A、C相電壓升高，B相電壓降低。中性點電壓相位是影響三相電壓升高或者降低的決定因素。

正常運行過程中，三相電壓平衡，其矢量圖見圖10。

圖10

當電壓中性點電位漂移，從N偏移到N’，導(dǎo)致B相電壓降低，A、C相電壓升高，線電壓幅值不變，其矢量圖見圖11。

圖8

圖11

為進一步驗證中性點端子松動對保護的影響，在#3主變第一套保護裝置退出的前提下，進行了模擬試驗。4月9 日21 時12 分，在#3 主變第一套保護A屏脫開了中性線N600 端子，#3 主變第一套保護（SGT756 裝置）發(fā)“過激磁告警”信號，從保護裝置波形分析，A相電壓升高到62V，B相電壓降低到55V，C相電壓升高到66V，電壓異常波形見圖12。通過試驗驗證了電壓中性點電位偏移對相電壓的影響。

第二套過激磁保護（型號為RET521）由于使用線電壓作為判據(jù)，中性點電位漂移不會影響到線電壓的幅值，所以未造成誤動。

5 防范措施

1）按照分層分級原則落實各級人員安全生產(chǎn)責(zé)任。在工作中，各級人員各負其責(zé)、加強協(xié)調(diào)，以保證安全生產(chǎn)工作各個環(huán)節(jié)的責(zé)任不缺失，工作不留真空。

2）完善保護及二次回路全檢作業(yè)表單，加強表單的應(yīng)用。在保護定檢作業(yè)表單中增加屏頂小母線連接是否牢固檢查項目，對沒有彈簧墊的螺栓進行排查，在停電檢修時進行加裝彈簧墊。

3）驗收表單的編寫應(yīng)嚴密周全，嚴格按照驗收表單開展驗收工作。加強對施工過程及竣工驗收的管理。

4）優(yōu)先考慮采用變壓器線電壓作為憑據(jù)的過激磁保護，當出現(xiàn)類似情況時變壓器過激磁保護不會誤動，值班人員有充足時間排查故障。

5）加強教育培訓(xùn)工作，切實提高運行人員、二次人員現(xiàn)場技能和責(zé)任心。

6 結(jié)束語

此次是根據(jù)主變保護動作情況、主變故障錄波圖以及現(xiàn)場檢查情況綜合分析出變壓器過激磁誤動作原因，得出故障是由于變壓器PT二次回路中性線與屏頂小母線連接螺栓松動導(dǎo)致中性點電位出現(xiàn)偏移的結(jié)論。為避免類似事故發(fā)生，建議嚴格落實各級人員安全責(zé)任制，完善檢修定檢作業(yè)表單、驗收作業(yè)表單，且過激磁保護的判據(jù)電壓優(yōu)先取線電壓。

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圖12

2017-06-02）