一起線路故障引起主變跳閘的原因分析

袁瑞玲++茍娟霞++薛佼

ABSTRACT： Through the analysis of the fault of the lines outside， causes of the main transformer tripping accident， discussed the transformer neutral point grounding way， and put forward the substation operation mode changes， the measures of preventing misoperation accident， scene with reference and guiding significance.

KEY WORD： Transformer； Neutral grounding； Analysis； Measures；

摘要：通過分析一起線路故障引起主變跳閘事故的原因，討論了變壓器中性點(diǎn)接地方式，并提出變電站運(yùn)行方式改變時(shí)，應(yīng)注意的問題。具有現(xiàn)場(chǎng)參考和指導(dǎo)借鑒意義。

關(guān)鍵詞：變壓器；中性點(diǎn)接地；分析；措施

1引言

在我國(guó)，110kV及以上電網(wǎng)屬于大電流接地系統(tǒng)， 中性點(diǎn)一般采用直接接地方式。但在電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行中，為了保證系統(tǒng)運(yùn)行方式在發(fā)生變化時(shí)，零序網(wǎng)絡(luò)保持基本不變，達(dá)到使接地保護(hù)范圍基本不變的目的，以及為了防止通訊干擾、降低整個(gè)電力系統(tǒng)接地短路電流水平等方面的要求，通常將部分變壓器中性點(diǎn)接地，另一部分變壓器中性點(diǎn)不接地的運(yùn)行方式，即變壓器中性點(diǎn)的接地方式與電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)。本文通過分析雙母線接線變電站分裂運(yùn)行時(shí)，未及時(shí)調(diào)整主變中性點(diǎn)接地方式，在110kV線路發(fā)生故障時(shí)，引起主變間隙過流保護(hù)動(dòng)作跳閘原因。提出變電站運(yùn)行方式改變時(shí)應(yīng)注意的問題及防范誤動(dòng)事故發(fā)生的措施，希望在甘肅電網(wǎng)常規(guī)變電站智能化改造工程全面展開之際（220kV及以上常規(guī)變電站多采用雙母線接線），能對(duì)變電站安全可靠運(yùn)行提供現(xiàn)場(chǎng)參考和借鑒。

2 事故情況

2.1 事故變電站信息

該220kV變電站共有三個(gè)電壓等級(jí)，220kV、110kV采用雙母線帶旁母接線，10kV采用單母線分段接線。自2014年8月起，該站開始進(jìn)行常規(guī)變電站智能化改造。事故發(fā)生前，220kV甲乙母并列運(yùn)行。1號(hào)、2號(hào)主變運(yùn)行。110kV甲、乙母線分裂運(yùn)行，1100母聯(lián)開關(guān)在檢修狀態(tài)，進(jìn)行開關(guān)更換、智能改造施工。氣溫20度左右，天氣晴朗。

2.2.事故經(jīng)過

2016年4月17日12：35分，1號(hào)主變?nèi)齻?cè)開關(guān)跳閘，打出“1號(hào)主變中壓側(cè)負(fù)序電壓動(dòng)作”、“1號(hào)主變110kV間隙過流保護(hù)動(dòng)作”、“1號(hào)主變低壓側(cè)低電壓動(dòng)作”信號(hào)。110kV甲母線、10kVI段母線及其所帶線路失壓。

跳閘事故發(fā)生后，檢查現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，發(fā)現(xiàn)1號(hào)主變中性點(diǎn)放電間隙擊穿，放電棒上下端有明顯的燒傷痕跡。1號(hào)主變110kV中性點(diǎn)接地刀閘在斷開狀態(tài)。站內(nèi)其他設(shè)備均正常，無異?，F(xiàn)象。

匯報(bào)調(diào)度后得知，110kV甲母線所帶1119線路用戶側(cè)發(fā)生永久性接地故障（電流互感器爆炸）。初步判斷，110kV線路接地故障，引起1號(hào)主變110kV間隙過流保護(hù)動(dòng)作，三側(cè)開關(guān)跳閘。

3 主變跳閘原因分析探討

3.1 主變110kV間隙過流保護(hù)動(dòng)作情況分析

3.1.1 變壓器中性點(diǎn)接地保護(hù)方式

對(duì)于中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的壓器，當(dāng)系統(tǒng)單相接地故障或非全相運(yùn)行時(shí)，會(huì)在變壓器中性點(diǎn)產(chǎn)生幅值較高的工頻過電壓。加之國(guó)產(chǎn)變壓器中性點(diǎn)一般采用分級(jí)絕緣結(jié)構(gòu)，中性點(diǎn)絕緣比較薄弱，因此必須在中性點(diǎn)回路設(shè)置合理的過電壓保護(hù)。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，該站2臺(tái)主變中性點(diǎn)全部采用棒間隙和避雷器相配合的保護(hù)方式，

變壓器中性點(diǎn)接地組合設(shè)備通過將避雷器和間隙配合使用，利用了間隙放電的放電時(shí)延和金屬氧化物避雷器無放電時(shí)延的特性，實(shí)現(xiàn)了高頻瞬態(tài)過電壓（雷擊過電壓、操作諧波過電壓）下，避雷器動(dòng)作，間隙不動(dòng)作；工頻過電壓（單相接地過電壓）下，間隙動(dòng)作。不僅可以保護(hù)變壓器中性點(diǎn)絕緣免受雷電過電壓和工頻暫態(tài)過電壓的損壞，還可實(shí)現(xiàn)變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行或不接地運(yùn)行兩種不同運(yùn)行方式的自由切換，以實(shí)現(xiàn)與變壓器的絕緣配合，保護(hù)變壓器絕緣。

3.1.2 1號(hào)主變間隙過流保護(hù)動(dòng)作分析

按照變壓器中性點(diǎn)放電間隙和避雷器配合使用時(shí)，應(yīng)滿足的要求：當(dāng)變壓器中性點(diǎn)電壓達(dá)到或超過其工頻耐受電壓時(shí)，放電間隙應(yīng)能可靠動(dòng)作，從而在工頻過電壓時(shí)，起到保護(hù)變壓器中性點(diǎn)絕緣的作用。

該站1號(hào)主變110kV中性點(diǎn)放電間隙選擇Φ12mm的半圓頭電極，極間距離為115mm。工頻放電電壓值為28.7kV-59.25kV之間。經(jīng)查閱故障錄波信息，當(dāng)1號(hào)主變中性點(diǎn)間隙擊穿時(shí)，110kV系統(tǒng)產(chǎn)生的零序電壓大約為29.8kV，達(dá)到間隙擊穿電壓值。同時(shí)《主變中性點(diǎn)過電壓保護(hù)設(shè)計(jì)原則》要求：對(duì)110kV有效接地系統(tǒng)中可能形成的局部不接地（如中性點(diǎn)接地變壓器誤跳閘）或低壓側(cè)有電源的不接地變壓器的中性點(diǎn)應(yīng)裝設(shè)放電間隙和間隙過電流保護(hù)，間隙過電流保護(hù)在間隙放電時(shí)應(yīng)及時(shí)切除變壓器。

根據(jù)上述分析，該站在事故發(fā)生時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)下，即110kV甲乙母線分裂運(yùn)行，1號(hào)主變110kV側(cè)中性點(diǎn)接地刀閘斷開（110kV甲母線系統(tǒng)非有效接地）及天氣狀況良好情況下，1號(hào)主變110kV間隙過流保護(hù)動(dòng)作行為正確。但是，根據(jù)該站接線方式和運(yùn)行要求，依然認(rèn)為1號(hào)主變110kV間隙過流保護(hù)動(dòng)作不正確。

3.2變壓器中性點(diǎn)直接地方式

3.2.1 變壓器中性點(diǎn)直接地方式要求

電力網(wǎng)中性點(diǎn)的接地方式，決定了主變中性點(diǎn)的接地方式。按照《電氣工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》原則，對(duì)于110kV-500kV側(cè)采用的中性點(diǎn)直接接地方式的主變，其中要求：endprint

（1）凡中低、壓有電源的升壓站或降壓變電站至少應(yīng)有一臺(tái)變壓器直接接地。

（2）終端變電站的變壓器中性點(diǎn)一般不接地。

（3）選擇接地點(diǎn)時(shí)應(yīng)保證任何故障形式都不應(yīng)使電網(wǎng)解列成為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。雙母線接線接有兩臺(tái)及以上主變壓器時(shí)，可考慮兩臺(tái)變壓器主變壓器中性點(diǎn)接地。

3.2.2 跳閘變壓器事故時(shí)中性點(diǎn)地方式

該220kV變電站所處電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是由220kV（330kV）變電站以輻射狀向110kV變電站供電。110kV接地的中性點(diǎn)設(shè)置在220kV（330kV）變電站的降壓變壓器上，是零序電抗的主通道，是保證系統(tǒng)有效性（X0）的主導(dǎo)成分，不允許失地。

在正常運(yùn)行方式時(shí)，該站110kV甲乙母線并列運(yùn)行。按照調(diào)度運(yùn)行方式要求，2號(hào)主變中性點(diǎn)接地運(yùn)行，1號(hào)主變中性點(diǎn)不接地（中性點(diǎn)刀閘拉開）。在事故發(fā)生前2天，即4月15日13：15分，因1100母聯(lián)開關(guān)進(jìn)行智能改造及開關(guān)更換工作，將1100母聯(lián)開關(guān)由運(yùn)行轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)。110kV甲乙母線分裂運(yùn)行。

在倒閘操作時(shí)未將1號(hào)主變中性點(diǎn)接地刀閘合上，致使110kV甲母線系統(tǒng)失去接地。不滿足上述《電氣工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》中對(duì)于主變110kV-500kV側(cè)采用中性點(diǎn)直接接地方式（1）、（3）條，以及《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》中：“應(yīng)避免110kV及220kV有效接地系統(tǒng)中偶然形成局部不接地系統(tǒng)，并產(chǎn)生較高的工頻過電壓”的要求。

3.2.3 110kV甲母線系統(tǒng)失去接地時(shí)變電站異常

在1100母聯(lián)開關(guān)由運(yùn)行轉(zhuǎn)檢修操作當(dāng)晚20；50分，該站1號(hào)主變PRS-778S、SGT156兩套保護(hù)裝置發(fā)出“保護(hù)裝置異?！?、“PT斷線”信號(hào)。110kV甲母線所帶1111、1114、1115、1119、1123線路保護(hù)裝置均發(fā)出“運(yùn)行異常”、“PT斷線”信號(hào)。檢查110kV甲母線三相電壓互感器（電磁式電壓互感器）外觀無異常，測(cè)量二次電壓：A相60.6V、B相60.5V、C相2.1V。初步判斷110kV甲母線C相電壓互感器內(nèi)部故障。

申請(qǐng)調(diào)度將110kV甲母電壓互感器由運(yùn)行轉(zhuǎn)檢修。經(jīng)專業(yè)人員檢查試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)C相電壓互感器絕緣擊穿，中間變比測(cè)量不出。更換后，110kV甲母線電壓恢復(fù)正常。

該站在1100母聯(lián)開關(guān)轉(zhuǎn)檢修操作后，進(jìn)行了1115運(yùn)行轉(zhuǎn)檢修操作。因110kV甲母線系統(tǒng)失去接地，在切除空載長(zhǎng)線路產(chǎn)生的工頻過電壓及操作過電壓疊加作用下，110kV甲母電壓互感器C相絕緣擊穿。但異常發(fā)生后，運(yùn)維、調(diào)度、檢修人員均未深入分析追究異常發(fā)生的根本原因，未及時(shí)發(fā)現(xiàn)1號(hào)主變110kV側(cè)中性點(diǎn)接地刀閘斷開，

110kV甲母線系統(tǒng)失去接地，影響電網(wǎng)零序保護(hù)的正確配合。

4 結(jié)論和建議

綜合上述分析：這是一次典型的變電站由正常運(yùn)行方式改變?yōu)樘厥膺\(yùn)行方式，即雙母線并列運(yùn)行改為分裂運(yùn)行時(shí)，未及時(shí)調(diào)整主變中性點(diǎn)接地方式，致使110kV有效接地系統(tǒng)形成局部不接地系統(tǒng)，在110kV線路發(fā)生故障時(shí)，引起主變間隙過流保護(hù)誤動(dòng)跳閘的事故。為防止此類事故的發(fā)生，建議在今后工作中，應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：

4.1滿足中性點(diǎn)接地要求

當(dāng)電網(wǎng)需要高壓母線有兩個(gè)接地中性點(diǎn)時(shí)，運(yùn)行方式的安排應(yīng)考慮每一組母線上均有一個(gè)接地中性點(diǎn)，而不應(yīng)集中在同一母線。否則，一組母聯(lián)斷路器跳閘，將會(huì)使其中一組母線失去接地中性點(diǎn)，從而影響電網(wǎng)零序保護(hù)的正確配合。

4.2滿足過電壓的要求

應(yīng)根據(jù)配電裝置的具體情況，防雷措施的保護(hù)范圍及要求，對(duì)運(yùn)行方式作適當(dāng)安排，滿足過電壓保護(hù)的要求，以保證所有過電壓保護(hù)措施在保護(hù)覆蓋范圍內(nèi)得以最大限度地發(fā)揮作用。

4.3應(yīng)充分考慮系統(tǒng)情況

改變運(yùn)行方式時(shí)，值班調(diào)度員應(yīng)充分考慮到系統(tǒng)潮流變化、繼電保護(hù)、消弧線圈補(bǔ)償?shù)扔嘘P(guān)問題，運(yùn)維操作人員也應(yīng)根據(jù)變電站運(yùn)行方式、設(shè)備情況等客觀條件，考慮運(yùn)行方式的改變是否正確可靠。

4.4 滿足保護(hù)、規(guī)程及電氣設(shè)計(jì)要求

各種運(yùn)行方式下對(duì)繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置的配置，均應(yīng)符合繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置調(diào)度運(yùn)行規(guī)程的要求。同時(shí)，也應(yīng)符合電力工程電氣設(shè)計(jì)的 4.5提升各級(jí)人員業(yè)務(wù)素質(zhì)為防止發(fā)生由于人員責(zé)任引起的誤跳閘事故，各級(jí)人員的專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)尤為重要。通過此次事故，在人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)提升上，應(yīng)有意識(shí)地開展基本技能培訓(xùn)。特別注意培養(yǎng)實(shí)際操作技能，異常分析的能力，以及加強(qiáng)規(guī)程、規(guī)范的的學(xué)習(xí)。

5 結(jié)束語

本文針對(duì)雙母線接線變電站在特殊運(yùn)行方式下，因調(diào)度及運(yùn)維人員在主接線改變時(shí)考慮不周，在線路故障時(shí)引起主變中性點(diǎn)間隙過流保護(hù)誤動(dòng)原因的分析，提出了杜絕此類事故發(fā)生的建議和措施，希望在變電站運(yùn)行方式改變時(shí)各級(jí)人員能根據(jù)客觀條件的變化，充分考慮特殊運(yùn)行方式時(shí)應(yīng)進(jìn)行的相應(yīng)一、二次設(shè)備操作，以保證電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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[3]《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》：中國(guó)電力出版社，2008

作者簡(jiǎn)介：

袁瑞玲（1972年5月），女，甘肅白銀，大專學(xué)歷，工程師，高級(jí)技師，主要從事變電運(yùn)維及管理工作。

茍娟霞（1977年9月），女，甘肅白銀，本科學(xué)歷，高級(jí)工程師，高級(jí)技師，主要從事變電管理工作。

薛佼 1976.11.26 女 陜西 工程師 電力系統(tǒng)自動(dòng)化。endprint