某110kV變電站主變壓器差動保護(hù)動作分析

左鵬+向霞+周宇欣

摘 要：詳細(xì)介紹了一起110kV變電站因短路故障造成主變差動保護(hù)動作跳閘的實例，描述了事故處理的全部過程，對事故原因進(jìn)行了分析，并提出了防范及改進(jìn)措施，力求對變壓器的運(yùn)行和維護(hù)工作起一定的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：變壓器；差動保護(hù)；軟連接；相間故障；故障處理

中圖分類號：TM407 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）10-0141-02

變壓器是電力系統(tǒng)中重要的電力設(shè)備之一，變壓器發(fā)生故障將對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行及供電可靠性造成極大的影響，做好變壓器的事故處理及日常運(yùn)行維護(hù)工作尤為重要。本案例從變電運(yùn)維的角度出發(fā)，總結(jié)了一起變壓器差動保護(hù)動作跳閘事故的處理過程，并針對此類事故提出了防范措施。

2017年01月31日21時21分，孝感供電公司某110kV變電站主變低壓側(cè)套管相間短路放電，造成主變差動保護(hù)動作，主變?nèi)齻?cè)開關(guān)跳閘，造成兩座35kV變電站及六條10kV出線失壓。

1 事故變電站概況

該站有40MVA三相油浸自冷式變壓器一臺（SSZ9-40000/110），主變?nèi)齻?cè)均為單母接線方式。事故發(fā)生前，主變110kV側(cè)01開關(guān)接#1母運(yùn)行；35kV側(cè)31開關(guān)送35kV#3母線，35kV兩回出線接#3母線運(yùn)行；10kV側(cè)51開關(guān)送10kV#5母線，10kV六回出線及所變接#5母線運(yùn)行。

2 故障經(jīng)過

2017年01月31日21時21分，該變電站#1主變WBH-812A/R1變壓器保護(hù)裝置比率差動保護(hù)動作出口，主變?nèi)齻?cè)開關(guān)跳閘。35kV#3母線及兩條出線失壓；10kV#5母線、所變及六條出線失壓。

3 故障排查及處理情況

3.1 現(xiàn)場情況檢查

運(yùn)行人員接到通知后，立即趕往該變電站檢查，主控室內(nèi)警鈴喇叭響，控制屏“差動保護(hù)動作”光字牌亮，1號主變?nèi)齻?cè)斷路器綠燈閃光，1號主變?nèi)齻?cè)負(fù)荷指示為零。主變WBH-812A/R1變壓器保護(hù)裝置“跳閘”紅燈亮，動作報文如下：

2017-01-31 21：21：20 525ms啟動

1 比率差動保護(hù) 24ms—>

報告量值：

1 A相差動電流 1.134A

2 B相差動電流 1.137A

3 C相差動電流 0.007A

4 A相制動電流 1.167A

5 B相制動電流 1.061A

6 C相制動電流 0.111A

7 第1側(cè)A相電流 1.167∠000A

8 第1側(cè)B相電流 1.061∠181A

9 第1側(cè)C相電流 1.111∠163A

現(xiàn)場檢查1號主變110kV側(cè)01開關(guān)、35kV側(cè)31開關(guān)、10kV側(cè)52開關(guān)確在斷開位置，對站內(nèi)一次設(shè)備仔細(xì)排查后發(fā)現(xiàn)：1號主變10kV套管A、B相軟連接處均有放電灼傷痕跡，主變上部10kV套管處有一具黃鼠狼尸體，1號主變本體、調(diào)壓油位正常、瓦斯繼電器內(nèi)部正常，引線上無漂浮物懸掛。01、31開關(guān)、CT及機(jī)構(gòu)箱無異常情況、51開關(guān)柜內(nèi)無異常情況。其他一次設(shè)備、瓷質(zhì)部分無損傷、放電現(xiàn)象和放電痕跡。初步判斷為黃鼠狼爬上1號主變，造成1號主變10kV套管A、B相相間短路放電，引起主變差動保護(hù)動作出口跳閘。

3.2 應(yīng)急處理措施

對35kV側(cè)損失負(fù)荷進(jìn)行計算后，縣調(diào)分別于21時35分、21時42分成功將失壓的兩座35kV變電站負(fù)荷轉(zhuǎn)移。運(yùn)行人員到達(dá)變電站后，立即合上事故照明電源，檢查蓄電池運(yùn)行狀況，確保能夠提供可靠的事故照明、保護(hù)裝置、開關(guān)分合及控制的直流操作電源；合理分配人員檢查現(xiàn)場一、二次設(shè)備，查找故障點，隨后將現(xiàn)場詳細(xì)檢查情況及初步判斷故障原因匯報調(diào)度及相關(guān)部門。由運(yùn)行人員斷開10kV各出線開關(guān)，使用相應(yīng)電壓等級的絕緣令克清理現(xiàn)場小動物尸體，并申請將1號主變及三側(cè)開關(guān)轉(zhuǎn)檢修。

3.3 隔離故障點

依據(jù)調(diào)度令將1號主變及三側(cè)開關(guān)轉(zhuǎn)檢修，主要倒閘操作步驟如下：推上主變中性點017接地刀閘→檢查01、31、51開關(guān)確在斷開位置→拉開012、011刀閘→拉開311、312刀閘→將51開關(guān)小車?yán)猎囼炍恢谩?號主變?nèi)齻?cè)驗電接地→在01、31開關(guān)兩側(cè)驗電接地→退出1號主變跳其他開關(guān)保護(hù)壓板。最后做好相關(guān)安全措施待檢修班組進(jìn)行檢修及試驗。

3.4 檢修試驗

修試班對1號主變本體進(jìn)行了絕緣電阻、直流電阻、介損測試等，各項測試結(jié)果均正常。差動保護(hù)接線、整定值無誤，二次回路檢查正常，初步判斷1號主變本體無異常；高試班對1號主變進(jìn)行了繞組變形試驗，主變高、中壓側(cè)繞組波形正常，低壓側(cè)繞組有輕微變形，但不影響繼續(xù)使用。

3.5 恢復(fù)送電

檢修試驗結(jié)束后，運(yùn)行人員與調(diào)度及監(jiān)控班配合，于2017年2月1日00時32分，對1號主變進(jìn)行試送，試送成功后依次恢復(fù)站用電及10kV各出線供電，35kV側(cè)恢復(fù)正常運(yùn)行方式?；謴?fù)送電后，運(yùn)行人員對全站設(shè)備再次進(jìn)行了全面的檢查，包括繼電保護(hù)裝置狀態(tài)，監(jiān)控后臺機(jī)系統(tǒng)，各開關(guān)位置狀態(tài)，母線電壓及負(fù)荷情況，確保站內(nèi)設(shè)備均正常運(yùn)行。

4 保護(hù)動作分析

三繞組變壓器差動保護(hù)范圍為主變?nèi)齻?cè)開關(guān)CT以內(nèi)，主要用來保護(hù)主變本體及其三側(cè)進(jìn)出線上發(fā)生的各種相間短路故障。從該變電站事故的保護(hù)動作行為、故障現(xiàn)象、試驗結(jié)果三方面來看，本次事故為小動物造成的1號主變10kV側(cè)套管AB相軟連接處相間短路，為主變差動保護(hù)區(qū)內(nèi)故障，故障電流大于整定值0.5A，保護(hù)正確動作。

5 防范及改進(jìn)措施

為了防范此類事故的發(fā)生，在以后的運(yùn)行工作中，要切實做好冬季“四防”工作，重點做好防止小動物的措施。同時，針對此次事故，我們提出了以下三種防范改進(jìn)措施：

（1）對母線排和主變套管間的軟連接處使用橡膠絕緣護(hù)套進(jìn)行包扎。軟連接處如圖2所示，為鍍錫銅編織線壓制而成，具有良好的導(dǎo)電性和延展性，用于降低母線連接處的發(fā)熱損耗，防止套管因母線排熱漲冷縮而受力。但由于軟連接導(dǎo)電性好、距離近且無絕緣處理，很容易因小動物攀爬造成短路，因此，為其裝設(shè)絕緣護(hù)套能有效防范此類事故發(fā)生。（2）將軟連接處水平移位排列。可采取不同的排列方式將A、B、C三相的軟連接錯開一定距離，這樣能夠有效降低小動物同時接觸兩相導(dǎo)電處的幾率，避免相間短路。（3）使用帶電注涂絕緣層機(jī)器人對軟連接處進(jìn)行絕緣噴涂。使用本公司科研項目組自行研發(fā)的一款新型實用帶電作業(yè)機(jī)器人，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備不停電條件下清掃、注涂絕緣材料的功能。其工作原理為：通過無人機(jī)或施工人員手持絕緣棒掛至工作位置，隨后清掃刷、涂料注頭，紫外燈罩閉合，通過地面控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)機(jī)器人清潔、移動、注涂、固化等作業(yè)，通過各部件協(xié)調(diào)配合，實現(xiàn)特定厚度的絕緣層自動注涂作業(yè)。

對上述三種改進(jìn)措施進(jìn)行比較：

（1）橡膠絕緣護(hù)套：

優(yōu)點：工藝簡單，成本低，經(jīng)濟(jì)性好。

缺點：需停電，易老化，后期需維護(hù)更換。

（2）軟連接錯位排列：

優(yōu)點：從根源上消除隱患，防范同類事故發(fā)生，無后期維護(hù)成本。

缺點：需停電，更換設(shè)備耗時耗力，無成熟設(shè)備，需設(shè)計部門與基建施工單位協(xié)調(diào)，在設(shè)備安裝初期預(yù)訂。

（3）機(jī)器人注涂絕緣層：

優(yōu)點：可帶電進(jìn)行，不受環(huán)境約束，改造效率高，大大節(jié)省了人力物力。

缺點：產(chǎn)品未推廣，成本較高。

根據(jù)對改進(jìn)措施特點的對比，提出了三種實施方案：

（1）根據(jù)不同電壓等級母線排軟連接規(guī)格，訂制不同的橡膠絕緣護(hù)套，在主變短時間停電檢修時，裝設(shè)橡膠絕緣護(hù)套。（2）新建變電站或設(shè)備改造時，聯(lián)系設(shè)計部門與基建施工單位，更換主變?nèi)齻?cè)母線排，改變軟連接的排列方式。（3）購買一定數(shù)量的帶電注涂絕緣材料機(jī)器人，配合巡視維護(hù)周期，制定設(shè)備絕緣化改造計劃，對各變電站裸露的軟連接做絕緣處理。

6 結(jié)語

本文通過一次110kV變電站1號主變壓器差動保護(hù)動作發(fā)現(xiàn)和處理過程，分析了差動保護(hù)的動作原因并制定了詳細(xì)的防范措施?？蔀轭愃剖鹿实奶幚砗皖A(yù)防起到借鑒作用，從而進(jìn)一步保證電力設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，保障電力系統(tǒng)的供電可靠性。