一起區(qū)外故障引起主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作事故的事故分析

國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司 黃瑤玲 吳 萍 鄭 華 戴 迪 劉 潯

一起區(qū)外故障引起主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作事故的事故分析

國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司 黃瑤玲 吳 萍 鄭 華 戴 迪 劉 潯

本文分析了一起主變中壓側(cè)線路近區(qū)發(fā)現(xiàn)單相接地故障，線路保護(hù)動(dòng)作重合成功，而主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作主變跳閘的事件。由于主變的抗短路能力不足，引起主變內(nèi)部故障，發(fā)生主變跳閘的事件，筆者通過對(duì)事故過程進(jìn)行詳細(xì)的梳理和分析，查找出故障原因，提出了改進(jìn)措施和整改建議。

主變保護(hù)；短路能力；區(qū)外故障

1 事件經(jīng)過及故障前運(yùn)行工況

2016年8月25日16點(diǎn)18分37秒454毫秒，龍泉換流站220kV龍灣II線A相故障，故障持續(xù)22ms后線路保護(hù)動(dòng)作，18分37秒537毫秒故障切除。龍灣II線A相故障故障切除前，#2主變壓力釋放、本體重瓦斯、分接頭瓦斯和電氣量保護(hù)相繼動(dòng)作，18分37秒568毫秒主變?nèi)齻?cè)開關(guān)三相跳開。

故障前500kV龍泉換流站三龍、龍斗I、II、III線及盤龍I、II線運(yùn)行正常，500kV 交流#1、#2主變并列運(yùn)行。220kV系統(tǒng)#3及#5母線帶龍灣I線、#1主變中壓側(cè)運(yùn)行正常；#4母線帶龍灣II線、2#主變中壓側(cè)運(yùn)行正常，主接線圖見圖1。

故障時(shí)龍泉換流站所在地為雷暴雨天氣，在此期間，220龍灣Ⅱ線遭雷擊跳閘，重合成功，測(cè)距裝置顯示距龍泉換流站0.6公里。

圖1 2#主變接線圖

2 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)及分析

龍灣II線兩套保護(hù)裝置顯示：2016年8月25日16點(diǎn)18分37秒476毫秒，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，重合閘動(dòng)作。從保護(hù)裝置動(dòng)作報(bào)告來看，16點(diǎn)18分37秒220kV龍灣II線發(fā)生近區(qū)故障，最大故障電流約為55.6kA，故障持續(xù)60ms，線路保護(hù)跳閘，后經(jīng)789ms龍灣II線線路重合成功。

2#主變兩套保護(hù)裝置顯示：2016年8月25日16點(diǎn)18分37秒，縱差差動(dòng)速斷動(dòng)作，跳高、中、低壓側(cè)。保護(hù)動(dòng)作計(jì)算分析如下：

故障后40ms內(nèi)，#2主變高壓側(cè)A相故障電流達(dá)0.77×4000A。從#2主變二套差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作報(bào)告可以看出，故障后40ms期間，差動(dòng)保護(hù)裝置檢測(cè)到的差動(dòng)電流及制動(dòng)電流：

差動(dòng)電流IDA=1.422A，制動(dòng)電流IA==1.80A，比率差動(dòng)動(dòng)作門檻值Icdqd=0.5*Ie=1.81A。

故障后差動(dòng)電流小于動(dòng)作門檻值和制動(dòng)電流，差動(dòng)保護(hù)不會(huì)動(dòng)作。

從#2主變兩套差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作報(bào)告可以看出，故障持續(xù)60ms后，高壓側(cè)與低壓側(cè)A相故障電流相位發(fā)生改變，故障電流幅值也大幅增加，表明故障性質(zhì)發(fā)生了轉(zhuǎn)換。保護(hù)裝置檢測(cè)到的差動(dòng)電流為30.90Ie，差動(dòng)速斷動(dòng)作門檻值Icdqd=0.5*Ie。

差動(dòng)電流大于差動(dòng)速斷動(dòng)作門檻，差動(dòng)速斷保護(hù)動(dòng)作。

故障錄波數(shù)據(jù)見圖2。

龍灣II線故障啟動(dòng)約23ms，#2主變高壓側(cè)A相故障電流最大值達(dá)10.77kA，中壓側(cè)故障電流最大約27.85kA。故障啟動(dòng)后60ms，#2主變中壓側(cè)A相故障電流相位發(fā)生改變，高壓側(cè)故障電流幅值大幅增加，表明故障性質(zhì)發(fā)生了轉(zhuǎn)換，此時(shí)#2主變高壓側(cè)A相故障電流最大值約47kA，中壓側(cè)故障電流最大值8kA。#2主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，跳開主變?nèi)齻?cè)開關(guān)。

3 故障過程及原因分析

3.1 故障過程

依據(jù)保護(hù)跳閘事件和監(jiān)控后臺(tái)事件記錄，事件動(dòng)作時(shí)序圖如圖3所示。

圖2

圖3

3.2 一次設(shè)備故障初步分析

#2主變A相變壓器高壓套管破裂，變壓器身明顯變形,變壓器3號(hào)冷卻器底部管道斷裂，變壓器油外泄，外部未見明顯放電、燒蝕痕跡。#2主變B、C相變壓器外觀檢查無異常，站內(nèi)其它設(shè)備無異常。對(duì)#2主變進(jìn)行A相油色譜分析，發(fā)現(xiàn)油色譜中總烴16450pm、乙炔5752 ppm、乙烯6523ppm，氫2737 ppm,均嚴(yán)重超標(biāo)，分析為主變內(nèi)部電弧放電兼過熱。

3.3 設(shè)備故障原因分析

故障初期，220kV系統(tǒng)由于區(qū)外發(fā)生雷擊故障，導(dǎo)致龍泉站220kV母線A相電壓下降，#2主變差動(dòng)保護(hù)檢測(cè)到穿越性故障電流，在220kV系統(tǒng)故障切除后，220kV母線A相電壓恢復(fù)，隨后，#2主變發(fā)生區(qū)內(nèi)故障，220kV母線A相電壓再次下降，#2主變差動(dòng)保護(hù)檢測(cè)到很大的差動(dòng)電流，動(dòng)作后切除#2主變，保護(hù)動(dòng)作正確，2#主變故障是由區(qū)外雷擊故障穿越后最終導(dǎo)致?lián)p壞造成。

后經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查試驗(yàn)及查閱歷次檢修試驗(yàn)情況，初步分析主變損壞原因是：220千伏龍灣Ⅱ線A相遭雷擊閃絡(luò)，故障點(diǎn)距龍泉變0.6公里，線路單相接地故障最大峰值電流約55.6kA,引起#2主變中壓側(cè)故障最大峰值電流約27.85kA，高壓側(cè)故障最大峰值電流約10.77kA,持續(xù)時(shí)間51毫秒。本年度對(duì)#2主變抗短路能力進(jìn)行了校核，中壓側(cè)抗短路能力24.48kA，高壓側(cè)抗短路能力10.76kA，均遠(yuǎn)低于國(guó)標(biāo)要求。線路故障時(shí)#2主變中壓側(cè)最大峰值電流超過其抗短路能力，高壓側(cè)最大峰值電流與其極限抗短路能力一致。在線路故障電流沖擊下，變壓器內(nèi)部繞組變形，進(jìn)而發(fā)展為內(nèi)部短路，短路電流的沖擊導(dǎo)致油箱變形，套管破裂。

4 結(jié)論

此次事故充分暴露出主變本身設(shè)計(jì)的抗短路能力不足，導(dǎo)致區(qū)外故障，引起主變差動(dòng)跋扈動(dòng)作，主變跳閘事件。隨著系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化和設(shè)備的老化，主變抗短路能力相應(yīng)發(fā)生變化，建議對(duì)主變的抗短路能力進(jìn)行重新核算，陸續(xù)改造為滿足要求的變壓器，為換流站安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。