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）

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電氣設備特性試驗、絕緣檢查、二次回路測量結果，分析保護動作報告和事故錄波，確定故障原因是主變低壓設備嚴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備的長時間沖擊，引起設備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動作跳閘。

污閃；主變；小電流接地故障；差動保護

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.12.60

0 引言

污閃在電力設備運行中經(jīng)常出現(xiàn)，35 kV及以下設備因污閃產(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備造成較大的損害，嚴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，負責給市區(qū)的大量低壓負荷供電。2013年2月22日，天氣嚴重霧霾，變電站主變差動保護動作，主變?nèi)齻忍l造成大量負荷失去。

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。三側電壓等級為220 kV、110 kV和35 kV，高壓側為電源側，其他兩側為負荷側。中壓側為雙母帶旁母接線方式，低壓側為單母分段帶旁母接線方式，2臺主變低壓側并列運行，350母聯(lián)開關正常在合閘位置，中壓側、低壓側帶有附近區(qū)域的大量負荷，低壓側帶有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。當運行人員進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)齻乳_關221，111，351跳閘，后臺報“1#主變差動保護動作”“三側跳閘”信號。現(xiàn)場檢查主變?nèi)齻葦嗦菲饕烟_，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 保護動作報告

檢查主變保護裝置，控制字和保護定值正常，對主變保護進行調試正常。主變差動保護整定值 2.62 A。動作情況：①2013年2月22日7時7分9秒489毫秒，比率差動保護動作，保護動作時長 74 ms，高壓側 A相電流 2.80∠304°，B相電流 1.17∠168°，C相電流2.12∠101°；中壓側A相電流0.08∠156°，B相電流 0.18∠096°，C相電流 0.23∠294°；低壓側 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，保護動作時長102 ms。高壓側A相電流0.00∠131°，B相電流0.00∠327°，高壓側C相電流 0.00∠261°；中壓側 A 相電流0.00∠166°，B 相電流 0.00∠260°，C 相電流0.00∠054°；低壓側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，差動電流為三側電流矢量和Icd=ih+im+il，制動電流為三側電流的最大值，即。7時7分9秒489毫秒主變差動保護動作，各相差動電流：IA=9.38 A,IB=7.10 A，IC=0.17 A。

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

07時07分9秒507毫秒“主變差流越限動作”報警，保護報告顯示主變高壓側、中壓側電流為0，低壓側仍有較大的電流，差動電流完全由低壓側產(chǎn)生，此時離三側跳閘已過28 ms，三側開關已斷開。出現(xiàn)這種情況的可能原因：①主變差動保護裝置的采集模塊故障，保護裝置誤報信號；②低壓側接線錯誤，將其他運行線路的電流引入主變差動保護裝置中；③故障點在主變低壓側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，低壓開關跳開后，35 kV母線仍然向電流互感器供應電流。經(jīng)繼電保護人員的試驗檢查，保護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后主變差動保護動作，開關跳閘，電壓恢復正常。35 kV側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開關和352開關流過的電流方向相反，因此可以判定故障電流由352開關反送流入故障點產(chǎn)生。

2.3 故障原因

根據(jù)計算結果和錄波分析，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，造成主變35 kV側設備A，B相絕緣降低。③絕緣降低導致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)閃絡放電現(xiàn)象，且A相除了閃絡點外，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，且都遠遠大于正常值（0.153 mg/cm2）。分析認為，A相處于散熱器上部污穢集聚區(qū)，所以放電更為嚴重。檢查結果驗證了這是一起嚴重霧霾天氣下發(fā)生的污閃故障，引起差動保護動作的越級擴大事故。

3 結語

分析一起低壓污閃故障越級發(fā)展造成主變跳閘的事故，得出的結論和建議：①對處于污染嚴重地區(qū)的變電設備，要使用防污型電氣設備，并定期清洗保證設備的絕緣水平良好。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，魯庭瑞.電力系統(tǒng)繼電保護原理與實用技術［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：重慶大學出版社，1990.

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〔編輯 李 波〕