一起330kV主變保護(hù)跳閘事故原因分析

余聰　趙世昌++王學(xué)斌　王軒　車克杉

摘 要：通過一起變壓器空充跳閘事故，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)變壓器保護(hù)跳閘事故進(jìn)行認(rèn)真分析，正確地找出了故障原因并提出了相應(yīng)的防范措施，為以后變壓器空載充電積累經(jīng)驗(yàn)，提高電網(wǎng)運(yùn)行管理水平。

關(guān)鍵詞：變壓器后備保護(hù)；跳閘；錄波分析；防范措施

引言

2015年某330kV變電站#3主變投運(yùn)沖擊變壓器時(shí)發(fā)生主變跳閘事故，事后檢查發(fā)現(xiàn)#3主變高接地阻抗1時(shí)限正確動(dòng)作。主變跳閘事故是由于主變高壓側(cè)PT端子箱內(nèi)PT轉(zhuǎn)換開關(guān)投運(yùn)時(shí)未切至投運(yùn)位置，導(dǎo)致投運(yùn)時(shí)主變高壓側(cè)電壓未能投入所引起，更換PT轉(zhuǎn)換開關(guān)后投運(yùn)正常。主變投運(yùn)過程中跳閘事故屢見不鮮，故有必要對(duì)此問題進(jìn)行深入探討，本著四不放過的原則找出跳閘原因，正確改進(jìn)工作，認(rèn)真思考防范措施，避免相同事故的再次發(fā)生，提高電網(wǎng)運(yùn)行水平[1-2]。

1 事故動(dòng)作情況簡(jiǎn)述

1.1 動(dòng)作時(shí)刻系統(tǒng)運(yùn)行工況

圖1為該330kV變電站主接線圖。330kV交流系統(tǒng)為全接線正常運(yùn)行方式，Ⅰ母帶#1主變#3301開關(guān)、#02線路#3310開關(guān)運(yùn)行；Ⅱ母帶#04線路#3312開關(guān)運(yùn)行；Ⅲ母帶#2主變#3302開關(guān)、#03線路#3311開關(guān)、#01線路#3323開關(guān)運(yùn)行；Ⅳ母為空母線帶#3303開關(guān)空沖#3主變。

故障時(shí)刻本站一、二次設(shè)備運(yùn)行正常，無(wú)任何告警。

1.2 投運(yùn)前檢查工作

施工單位在#3主變投運(yùn)前進(jìn)行的包括高壓試驗(yàn)（常規(guī)試驗(yàn)及特殊試驗(yàn)、消磁試驗(yàn)）均已合格并進(jìn)行驗(yàn)收，二次回路及保護(hù)裝置校驗(yàn)（包括定值校驗(yàn)）均已完成并驗(yàn)收合格，現(xiàn)場(chǎng)具備投運(yùn)條件。

1.3 事故動(dòng)作情況

2015年6月25日18：49：48：522時(shí)，在用330kV IV母進(jìn)行#3主變投運(yùn)沖擊變壓器時(shí)，匯明變#3主變第一套保護(hù)裝置保護(hù)啟動(dòng)，經(jīng)過908ms（相對(duì)時(shí)間）主變高接地阻抗I時(shí)限動(dòng)作，1030ms（相對(duì)時(shí)間）主變高壓側(cè)3303開關(guān)三相跳開。

兩套保護(hù)裝置均為南瑞PCS-978T3-G型，兩套保護(hù)裝置動(dòng)作信息和波形均顯示為高接地阻抗1時(shí)限動(dòng)作，其他電氣量保護(hù)和非電量保護(hù)均未動(dòng)作。

2 保護(hù)動(dòng)作過程分析

2.1 錄波圖形分析

通過對(duì)PCS-978T3-G保護(hù)裝置故障錄波波形分析發(fā)現(xiàn)，波形報(bào)文顯示主變高壓側(cè)三相電流及公共繞組電流均為0.176A，高壓側(cè)三相電流及公共繞組電流呈不對(duì)稱尖頂間斷特性，波形偏向時(shí)間軸一側(cè)，且在0.5s至1s內(nèi)有明顯的衰減，初步判定電流為勵(lì)磁涌流。同時(shí)發(fā)現(xiàn)高壓側(cè)三相電壓在主變投入后沒有波形顯示，投運(yùn)后兩套保護(hù)裝置均沒有采到電壓。故障錄波波形如圖2、圖3所示。

2.2 保護(hù)動(dòng)作原因分析

通過上述故障錄波電壓和電流波形分析，認(rèn)定由于其一：主變高壓側(cè)PT端子箱內(nèi)PT轉(zhuǎn)換開關(guān)投運(yùn)時(shí)未切至投運(yùn)位置，導(dǎo)致主變高壓側(cè)電壓未能投入；其二：空充過程中產(chǎn)生勵(lì)磁涌流；兩者條件同時(shí)滿足后，主變高后備保護(hù)“高接地阻抗1時(shí)限”動(dòng)作。

高接地阻抗原件的動(dòng)作特性如圖4所示。阻抗元件靈敏角固定為80度。

圖中Zp為指向變壓器阻抗整定值，Zn為指向母線阻抗整定值。

本裝置PT斷線閉鎖功能只有在主變高壓側(cè)開關(guān)合位12s后閉鎖（本次空充跳閘是在高壓側(cè)開關(guān)投入不到1s，所以裝置不會(huì)發(fā)PT斷線閉鎖阻抗保護(hù)），在裝置沒有采到任何電壓（電壓值為0），同時(shí)在主變沖擊時(shí)檢測(cè)到故障電流，阻抗值在原點(diǎn)附近，符合“高接地阻抗1時(shí)限”動(dòng)作的條件，所以保護(hù)正確動(dòng)作。

3 原因分析及預(yù)控措施

3.1 造成主變高側(cè)電壓為零的原因

保護(hù)人員對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行了仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)主變高壓側(cè)電壓回路二次接線正確，保護(hù)裝置未采到電壓的原因疑似主變高壓側(cè)PT端子箱內(nèi)轉(zhuǎn)換開關(guān)出現(xiàn)微積沙現(xiàn)象，投運(yùn)時(shí)未切至投運(yùn)位置，導(dǎo)致投運(yùn)時(shí)主變高壓側(cè)電壓未能投入。

3.2 勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的原因

勵(lì)磁涌流是由于變壓器空載投運(yùn)時(shí)，鐵芯中的磁通不能突變，出現(xiàn)非周期分量磁通，使變壓器鐵芯飽和，勵(lì)磁涌流急劇增大而產(chǎn)生的。變壓器勵(lì)磁涌流最大值，可以達(dá)到變壓器額定電流的6～8倍，并且跟變壓器容量大小有關(guān)，變壓器容量越小，勵(lì)磁涌流倍數(shù)就越大。

3.3 防范措施

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，建議采取以下措施防止此類情況的再次發(fā)生：（1）考慮到該變電站運(yùn)行環(huán)境惡劣，需加大力度改善戶外PT端子箱密封措施，防止沙塵等外界因素影響設(shè)備正常運(yùn)行。（2）加強(qiáng)投運(yùn)工作管理，完善主變投運(yùn)方案，增加PT轉(zhuǎn)換開關(guān)投運(yùn)位核查環(huán)節(jié)。（3）安裝配置勵(lì)磁涌流抑制器。通過選擇合閘相位角來(lái)抑制勵(lì)磁涌流大小，減輕其影響[3-4]。

4 結(jié)束語(yǔ)

此次主變投運(yùn)事故最直接的原因是主變高壓側(cè)PT端子箱內(nèi)PT轉(zhuǎn)換開關(guān)投運(yùn)時(shí)未切至投運(yùn)位置，導(dǎo)致主變高壓側(cè)電壓未能投入，更換PT轉(zhuǎn)換開關(guān)后投運(yùn)正常。

主變投運(yùn)在電力系統(tǒng)屢見不鮮，但從未出現(xiàn)過由于PT轉(zhuǎn)換開關(guān)未切至投運(yùn)位引發(fā)事故狀況。此次事故暴露出主變投運(yùn)方案中還存在一些細(xì)節(jié)問題，這些問題雖小，卻能引起保護(hù)誤動(dòng)作。建議在今后的工作中要加強(qiáng)對(duì)空開、切換把手等關(guān)鍵部件的日常檢查和維護(hù)，做到設(shè)備缺陷和事故隱患及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)處理。

作為電氣專業(yè)人員，更重要的是從這次事故中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，在以后的類似工作中重點(diǎn)加以防范，特別要注意那些在短時(shí)間或一般情況下不容易暴露的問題，提前制定有效的預(yù)控措施，從根本上杜絕類似事故的發(fā)生，切實(shí)維護(hù)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]任業(yè)生.一起220kV變壓器保護(hù)跳閘事故分析[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2008，36（24）.

[2]王克謙，李新.一起500kV變壓器跳閘事件的分析及思考[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2009，37（11）.

[3]國(guó)家電網(wǎng)公司.國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施[M].北京：中國(guó)電力出版社，2005.

[4]魯玉蘭.對(duì)主變充電時(shí)RCS-931B線路保護(hù)動(dòng)作的分析[J].電力訊息，2014.

作者簡(jiǎn)介：余聰（1986-），男，助理工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)化研究與試驗(yàn)工作。

趙世昌（1982-），男，工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)化研究與試驗(yàn)工作。

王學(xué)斌（1989-），男，碩士研究生，研究方向?yàn)槎卧O(shè)備評(píng)價(jià)試驗(yàn)技術(shù)。