一起330k V主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作原因分析

史磊，李曉兵

（1.寧夏電力公司，寧夏銀川 750011；2.陜西省電力公司規(guī)劃評(píng)審中心，陜西西安 710065）

變壓器作為電力系統(tǒng)中主要的電氣設(shè)備之一，特別是大型變壓器在電力系統(tǒng)安全運(yùn)行中起著至關(guān)重要的作用，變壓器保護(hù)的誤動(dòng)或拒動(dòng)都將給系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行造成很大威脅，同時(shí)也有可能造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。所以在變壓器發(fā)生故障時(shí)必須準(zhǔn)確、快速切除，確保變壓器及系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)也要防止由于各種因素影響導(dǎo)致主變保護(hù)誤動(dòng)作，避免造成系統(tǒng)事故或經(jīng)濟(jì)損失[1-3]。

1 事故情況

該330 kV變電站地處寧東地區(qū)，于2005年11月投入運(yùn)行，承擔(dān)著寧夏電網(wǎng)西電東送的重任，在寧東地區(qū)網(wǎng)架中起著樞紐和支撐作用。站內(nèi)共有主變2臺(tái)，容量為2×240 MV·A，330 kV 8串，110 kV出線15條。

故障前，該330 kV變電站I母、II母運(yùn)行，徐蓮I線、徐蓮II線、徐月I線、徐月II線、徐鋁I線、徐鋁II線、柳徐I線、柳徐II線、川徐I線、川徐II線、1號(hào)主變、2號(hào)主變處運(yùn)行狀態(tài)，如圖1所示。故障后，徐家莊變330 kV I母、II母運(yùn)行，徐蓮I線、徐蓮II線、徐月I線、徐月II線、徐鋁II線、柳徐I線、柳徐II線、川徐I線、川徐II線處運(yùn)行狀態(tài)。徐鋁I線、1號(hào)主變處熱備用狀態(tài)。

圖1 故障前330 kV設(shè)備運(yùn)行方式Fig.1Operation mode of 330 kV equipment before the fault

該站1號(hào)主變、2號(hào)主變配置的是南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠生產(chǎn)的PST-1200系列數(shù)字式變壓器保護(hù)裝置，以差動(dòng)保護(hù)、后備保護(hù)和瓦斯保護(hù)為基本配置，差動(dòng)保護(hù)采用比率制動(dòng)原理，針對(duì)變壓器空載合閘產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流和過勵(lì)磁，專門設(shè)置了諧波制動(dòng)元件和波形對(duì)稱元件，使差動(dòng)保護(hù)可靠正確動(dòng)作。

2011年6月18日12時(shí)09分變電站主控室警鈴響，徐鋁Ⅰ線線路保護(hù)裝置差動(dòng)保護(hù)出口，3351、3352斷路器跳閘，1號(hào)主變保護(hù)A屏PST-1202A保護(hù)裝置差動(dòng)動(dòng)作出口，3311、3310、101斷路器跳閘（該主變低壓側(cè)無斷路器）。

2 差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作原因

2.1 保護(hù)動(dòng)作情況

2.1.1 1號(hào)主變保護(hù)A屏PST-1202A保護(hù)裝置保護(hù)動(dòng)作信息

2011年6月18日12時(shí)09分49秒133毫秒

00000 ms后備保護(hù)啟動(dòng)；

00001 ms差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)；

00023 ms差動(dòng)保護(hù)出口；電流=0.77 A；

00037 ms零差差動(dòng)出口；

06541 ms差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)；

06563 ms差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作；電流=0.39 A

13099 ms PT斷線。

2.1.2 1號(hào)主變保護(hù)B屏PST-1202B保護(hù)裝置保護(hù)動(dòng)作信息

2011年6月18日 12時(shí)09分49秒134毫秒

00000 ms后備保護(hù)啟動(dòng)（中壓側(cè)）；

00029 ms后備保護(hù)啟動(dòng)（高壓側(cè)）。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備檢查情況

2.2.1 一次設(shè)備

檢修專業(yè)人員對(duì)1號(hào)主變本體外觀，3311斷路器、電流互感器外觀，3310斷路器、電流互感器外觀，101斷路器、電流互感器外觀，1號(hào)主變?nèi)齻?cè)導(dǎo)線外觀均進(jìn)行了仔細(xì)檢查，沒有發(fā)現(xiàn)異常。

2.2.2 二次設(shè)備

保護(hù)專業(yè)人員進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)1號(hào)主變保護(hù)A屏PST-1202A裝置頻繁啟動(dòng)。對(duì)二次回路進(jìn)行了詳細(xì)排查，發(fā)現(xiàn)3311電流互感器中1號(hào)主變保護(hù)A屏使用的二次繞組B相接地、A相和C相間歇性接地，進(jìn)一步確認(rèn)后，發(fā)現(xiàn)接地點(diǎn)在3311電流互感器B相本體處二次接線盒內(nèi)1K1、1K2繞組處，如圖2所示。3311、3310電流互感器均為上海MWB互感器有限公司生產(chǎn)的SAS363型SF6氣體絕緣電流互感器，其二次接線盒位于本體底部，在300 mm×150 mm的接線盒內(nèi)排列著14個(gè)接線柱，空間位置比較狹小[4-6]。

2.3 保護(hù)動(dòng)作分析

通過對(duì)1號(hào)主變保護(hù)A屏PST-1202A保護(hù)裝置錄波文件進(jìn)行分析比較，發(fā)現(xiàn)徐鋁Ⅰ線第一次故障時(shí)1號(hào)主變保護(hù)A屏采樣到的3311電流互感器B相波形與徐鋁Ⅰ線后加速第二次故障時(shí)采樣到的波形明顯不同，如圖3、圖4所示。

圖2 B相本體二次接線盒情況（紅色線圈起來的接線柱存在接地）Fig.2 Illustration of the secondary junction box of B-phase body

圖3 線路第一次故障時(shí)1號(hào)主變保護(hù)A屏錄波圖Fig.3 A-screen illustration of 1#main transformer protection device when the first fault of transmission line took place

圖4 線路后加速第二次故障時(shí)1號(hào)主變保護(hù)A屏錄波圖Fig.4 A-screen illustration of 1#main transformer protection device when the second fault of transmission line took place

由圖2看出，波形突變后第二個(gè)波峰幅值最大，瞬時(shí)值為1.635 A，且第一個(gè)波峰出現(xiàn)時(shí)，A相處于波谷位置，C相尚未到達(dá)波峰位置。再結(jié)合圖3，此時(shí)1

圖5 等效電源示意圖Fig.5 Illustration of equivalent source

由此可見，當(dāng)徐鋁I線發(fā)生故障時(shí)，故障零序電流會(huì)在故障點(diǎn)與主變接地的中性點(diǎn)之間流過，由于3311電流互感器二次兩點(diǎn)接地，兩接地點(diǎn)之間形成回路，少量的一次故障電流流過該回路進(jìn)入保護(hù)裝置（如圖6所示），使裝置采樣值大于差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作定值，造成1號(hào)主變保護(hù)A屏差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。

圖6 線路故障時(shí)零序電流流入保護(hù)裝置示意圖Fig.6 Illustration of zero sequence current flowing into protection device when the fault of transmission line took place

3 采取的反事故措施及對(duì)策

本次主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的主要原因是由于電流互感器二次回路兩點(diǎn)接地，在接地點(diǎn)之間存在電勢(shì)差造成B相電流異常增大所致。原因?yàn)?311電流互感器B相二次接線盒內(nèi)防二次開路保護(hù)裝置的保護(hù)間隙受到灰塵等因素的影響出現(xiàn)了接地，從而造成電流互感器二次回路兩點(diǎn)接地。為防止此類事件重復(fù)類似發(fā)生，建議并采取了以下反事故措施及對(duì)策，取得了良好的效果。

1）與上海MWB互感器有限公司聯(lián)系后，拆除了CT二次接線盒內(nèi)防止二次開路保護(hù)裝置，如圖7所示，避免因此裝置的放電間隙被外界環(huán)境干擾造成電流二次回路接地?；謴?fù)運(yùn)行后，該站再未發(fā)生類似故障。

圖7 拆除電流二次回路防開路保護(hù)裝置示意圖Fig.7 Illustration of removing protection devices which prevent the current secondary circuit from opening

2）按照國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)反措要求，盡快實(shí)施二次等電位接地平臺(tái)完善項(xiàng)目，完成該變電站變戶外電纜溝內(nèi)二次等電位接地平臺(tái)的敷設(shè)。并加強(qiáng)對(duì)新建變電站施工工藝的驗(yàn)收，把好二次回路絕緣、二次等電位平臺(tái)等安全質(zhì)量關(guān)。

3）針對(duì)通過此次事件發(fā)現(xiàn)的變電站接地網(wǎng)存在電位不同的現(xiàn)象，按照停電檢修計(jì)劃對(duì)其他使用SAS363型SF6氣體絕緣電流互感器的330kV變電站進(jìn)行二次回路接地試驗(yàn)，以驗(yàn)明其他變電站二次等電位接地平臺(tái)是否可靠，是否存在與該站相同的問題，并對(duì)CT二次回路接地影響裝置電流采樣的情況進(jìn)行專題研究[13-15]。號(hào)主變?nèi)齼?cè)開關(guān)均已跳開，3311電流互感器二次側(cè)已不可能感應(yīng)出電流?？梢?，1號(hào)主變保護(hù)A屏采樣波形變化時(shí)，由于疊加了另一電流分量，超過差動(dòng)保護(hù)定值，應(yīng)是導(dǎo)致主變差動(dòng)保護(hù)出口的主要原因[5-7]。

再者，由于該站戶外未敷設(shè)二次接地銅網(wǎng)，戶外接地網(wǎng)與戶內(nèi)二次接地網(wǎng)之間存在較大電位差，此時(shí)3311電流互感器B相1K繞組接地，相當(dāng)于是在戶外接地點(diǎn)與戶內(nèi)接地點(diǎn)之間串入一個(gè)外接電源，使該回路產(chǎn)生額外的電流分量，造成保護(hù)裝置頻繁啟動(dòng)，如圖5所示[8-12]。

4 結(jié)語

220 kV及以上變電站感應(yīng)電壓較高，線路發(fā)生故障時(shí)流過地網(wǎng)的零序電流也比較大，接地網(wǎng)并非等電位，因而在不同接地點(diǎn)間會(huì)出現(xiàn)電位差。如果一個(gè)電流連通的二次回路在不同點(diǎn)同時(shí)接地，地網(wǎng)上的電位差將串入這個(gè)連通回路，就會(huì)將并不存在的電壓引入繼電保護(hù)檢測(cè)回路，可能造成保護(hù)裝置誤動(dòng)。本文提出了3項(xiàng)反事故措施及對(duì)策，并建議在今后變電站施工時(shí)務(wù)必構(gòu)造二次回路接地的等電位面，盡量消除接地回路的電位差，確保設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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