郭 銳，郭躍東

（國網(wǎng)河南南陽供電公司，河南南陽 473000）

低壓污閃引起的主變跳閘事故分析

郭 銳，郭躍東

（國網(wǎng)河南南陽供電公司，河南南陽 473000）

通過主變跳閘事故相關(guān)電氣設(shè)備特性試驗、絕緣檢查、二次回路測量結(jié)果，分析保護(hù)動作報告和事故錄波，確定故障原因是主變低壓設(shè)備嚴(yán)重污染引起絕緣水平下降，小電流接地故障未能及時切除造成對設(shè)備的長時間沖擊，引起設(shè)備A相瞬時性絕緣擊穿，同時B相對A相放電形成A，B相間短路故障造成差動保護(hù)動作跳閘。

污閃；主變；小電流接地故障；差動保護(hù)

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.12.60

0 引言

污閃在電力設(shè)備運行中經(jīng)常出現(xiàn)，35 kV及以下設(shè)備因污閃產(chǎn)生的故障電流比較小，對電力系統(tǒng)的沖擊不大，因此造成的設(shè)備故障不會引起重視。處理低壓單相接地故障常用的方法是利用小電流接地選線系統(tǒng)切除故障線路，按運行規(guī)程，這類故障允許繼續(xù)運行1～2 h。如果低壓線路的自動保護(hù)裝置對于單相接地故障線路不能及時正確的反映和切除，系統(tǒng)長時間經(jīng)受故障過電壓會給變電站設(shè)備造成較大的損害，嚴(yán)重的會使故障越級擴大，影響電力系統(tǒng)的正常運行。

1 故障的發(fā)生

某區(qū)域的樞紐變電站位于城市邊緣，負(fù)責(zé)給市區(qū)的大量低壓負(fù)荷供電。2013年2月22日，天氣嚴(yán)重霧霾，變電站主變差動保護(hù)動作，主變?nèi)齻?cè)跳閘造成大量負(fù)荷失去。

1.1 系統(tǒng)運行方式

變電站2臺主變型號SFPSZ9-120000/220，容量120 MV·A，Y/Y/△繞組類型。三側(cè)電壓等級為220 kV、110 kV和35 kV，高壓側(cè)為電源側(cè)，其他兩側(cè)為負(fù)荷側(cè)。中壓側(cè)為雙母帶旁母接線方式，低壓側(cè)為單母分段帶旁母接線方式，2臺主變低壓側(cè)并列運行，350母聯(lián)開關(guān)正常在合閘位置，中壓側(cè)、低壓側(cè)帶有附近區(qū)域的大量負(fù)荷，低壓側(cè)帶有7回配電線路，故障時的運行方式如圖1所示。

1.2 故障記錄

2013年2月22日6時30分，系統(tǒng)報“35 kV低壓越限”信號。當(dāng)運行人員進(jìn)行小電流接地巡檢確定故障線路時，信號消失，故障持續(xù)30 min。由于接地巡檢裝置未查出故障線路，運行人員未采取措施。7時7分9秒489毫秒，主變?nèi)齻?cè)開關(guān)221，111，351跳閘，后臺報“1#主變差動保護(hù)動作”“三側(cè)跳閘”信號?，F(xiàn)場檢查主變?nèi)齻?cè)斷路器已跳開，主變瓦斯繼電器內(nèi)無氣體，壓力釋放閥未動作。

圖1 故障時系統(tǒng)運行方式

1.3 保護(hù)動作報告

檢查主變保護(hù)裝置，控制字和保護(hù)定值正常，對主變保護(hù)進(jìn)行調(diào)試正常。主變差動保護(hù)整定值 2.62 A。動作情況：①2013年2月22日7時7分9秒489毫秒，比率差動保護(hù)動作，保護(hù)動作時長 74 ms，高壓側(cè) A相電流 2.80∠304°，B相電流 1.17∠168°，C相電流2.12∠101°；中壓側(cè)A相電流0.08∠156°，B相電流 0.18∠096°，C相電流 0.23∠294°；低壓側(cè) A相電流 6.69∠314°，B 相電流 5.88∠149°，C相電流 2.06∠279°。A相差動電流 9.38 A，制動電流 6.69 A；B相差動電流7.10 A，制動電流 5.88 A；C相差動電流0.17 A，制動電流 2.12 A。②2013年02月22日 07時07分 9秒507毫秒，主變差流越限動作，保護(hù)動作時長102 ms。高壓側(cè)A相電流0.00∠131°，B相電流0.00∠327°，高壓側(cè)C相電流 0.00∠261°；中壓側(cè) A 相電流0.00∠166°，B 相電流 0.00∠260°，C 相電流0.00∠054°；低壓側(cè)A相電流4.88∠273°，B相電流4.03∠110°，C相電流0.01∠314°。A相差動電流4.88 A，制動電流4.88 A；B相差動電流4.03 A，制動電流4.03 A；C相差動電流0.00 A，制動電流 0.01 A。

2 故障分析

2.1 計算分析

對于三圈變差動保護(hù)，差動電流為三側(cè)電流矢量和Icd=ih+im+il，制動電流為三側(cè)電流的最大值，即。7時7分9秒489毫秒主變差動保護(hù)動作，各相差動電流：IA=9.38 A,IB=7.10 A，IC=0.17 A。

計算結(jié)果顯示，①A，B相差動電流主要由高、低壓側(cè)的電流不等造成②；C相差動電流近似等于0；③低壓側(cè)A，B相電流幅值接近、相位相反；④低壓側(cè)電流遠(yuǎn)大于高壓側(cè)和中壓側(cè)。初步判斷存在A，B相間短路故障且發(fā)生在低壓側(cè)。

07時07分9秒507毫秒“主變差流越限動作”報警，保護(hù)報告顯示主變高壓側(cè)、中壓側(cè)電流為0，低壓側(cè)仍有較大的電流，差動電流完全由低壓側(cè)產(chǎn)生，此時離三側(cè)跳閘已過28 ms，三側(cè)開關(guān)已斷開。出現(xiàn)這種情況的可能原因：①主變差動保護(hù)裝置的采集模塊故障，保護(hù)裝置誤報信號；②低壓側(cè)接線錯誤，將其他運行線路的電流引入主變差動保護(hù)裝置中；③故障點在主變低壓側(cè)電流互感器與主變本體之間，且由于35 kV的CT安裝在母線側(cè)，低壓開關(guān)跳開后，35 kV母線仍然向電流互感器供應(yīng)電流。經(jīng)繼電保護(hù)人員的試驗檢查，保護(hù)裝置完好且接線正確，基本可以排除前兩種情況。

2.2 錄波分析

圖2 35 kVⅠ母和Ⅱ母錄波

由于電流達(dá)不到錄波器的啟動值，第一次35 kV接地故障未錄波。主變跳閘波形見圖2、圖3。

由圖2可以看出，35 kV I母線的C相首先出現(xiàn)系統(tǒng)接地現(xiàn)象，UC=0，A，B相的對地電壓升高到線電壓。300 ms后A相出現(xiàn)接地，A相接地80 ms后，B相也出現(xiàn)接地現(xiàn)象，100 ms后主變差動保護(hù)動作，開關(guān)跳閘，電壓恢復(fù)正常。35 kV側(cè)C相在錄波圖中再次出現(xiàn)了接地故障現(xiàn)象，加上之前的報警信號共出現(xiàn)2次接地故障。

圖3 351和352開關(guān)流過的電流

由圖3可以看出，C相的故障電流在A，B故障前就已出現(xiàn)且方向一致，因此可以判斷低壓側(cè)C相首先出現(xiàn)接地故障。故障時A，B相出現(xiàn)的突變電流方向相反，大小雖不一致，但考慮到故障點的過渡電阻影響，基本可以判斷是相間短路故障。351開關(guān)和352開關(guān)流過的電流方向相反，因此可以判定故障電流由352開關(guān)反送流入故障點產(chǎn)生。

2.3 故障原因

根據(jù)計算結(jié)果和錄波分析，推論故障發(fā)生的原因和經(jīng)過：①1#主變低壓35 kV側(cè)C相首先出現(xiàn)多次接地短路故障，且故障點不在差動保護(hù)范圍內(nèi)。②C相區(qū)外接地短路造成A，B相電壓升高產(chǎn)生過電壓，并多次沖擊主變35 kV側(cè)，造成主變35 kV側(cè)設(shè)備A，B相絕緣降低。③絕緣降低導(dǎo)致A相首先出現(xiàn)絕緣擊穿接地短路，接著B相對A相放電，導(dǎo)致A，B相間短路并接地。④故障點在主變到351CT之間。

現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)：①主變到351CT之間的支柱絕緣子A，B相出現(xiàn)閃絡(luò)放電現(xiàn)象，且A相除了閃絡(luò)點外，底部還出現(xiàn)擊穿痕跡，B相底部沒被擊穿。②35 kV的某條線路發(fā)現(xiàn)C相單相接地。③鹽密和灰密測試結(jié)果顯示，A相支柱絕緣子平均灰密0.532 mg/cm2，B相支柱絕緣子平均灰密0.378 mg/cm2，A相數(shù)值明顯大于B相數(shù)值，且都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正常值（0.153 mg/cm2）。分析認(rèn)為，A相處于散熱器上部污穢集聚區(qū)，所以放電更為嚴(yán)重。檢查結(jié)果驗證了這是一起嚴(yán)重霧霾天氣下發(fā)生的污閃故障，引起差動保護(hù)動作的越級擴大事故。

3 結(jié)語

分析一起低壓污閃故障越級發(fā)展造成主變跳閘的事故，得出的結(jié)論和建議：①對處于污染嚴(yán)重地區(qū)的變電設(shè)備，要使用防污型電氣設(shè)備，并定期清洗保證設(shè)備的絕緣水平良好。②故障錄波是分析事故的有力工具，要定期檢查，保證故障錄波裝置的可靠性。③小電流接地故障是電力系統(tǒng)高發(fā)性故障，要重視低壓接地故障。

［1］肖開進(jìn)，魯庭瑞.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與實用技術(shù)［M］.北京：中國電力出版社，2006.

［2］顧樂觀，孫才新.電力系統(tǒng)污穢絕緣［M］.重慶：重慶大學(xué)出版社，1990.

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〔編輯 李 波〕