一起110kV主變壓器間隙保護(hù)動(dòng)作淺析

摘要：結(jié)合西雙版納供電局的一起110kV變電站的2號(hào)主變壓器間隙保護(hù)動(dòng)作事例，針對(duì)110kV及以下的主變壓器保護(hù)的誤動(dòng)作的相關(guān)原因，特別是針對(duì)110kV主變壓器的中、低壓側(cè)有小電源的間隙保護(hù)的動(dòng)作情況進(jìn)行了認(rèn)真的思考、分析與討論，并且理論結(jié)合實(shí)際情況對(duì)110kV曼弄楓變110kVⅡ母零序電壓、110kV勐龍變110kVⅡ母零序電壓情況進(jìn)行了探討，針對(duì)主變壓器間隙保護(hù)的運(yùn)行方式和整定計(jì)算的配合提出了針對(duì)性的意見。

關(guān)鍵詞：間隙保護(hù)；中性點(diǎn)；避雷器；間隙過壓；間隙擊穿；棒間隙

一、故障前運(yùn)行方式

1、220kV景洪變電站110kVⅠ段、Ⅱ段母線分段運(yùn)行，母聯(lián)112斷路器熱備用。110kV101、102、152、153、154、155、157、158斷路器運(yùn)行于110kVⅡ段母線，110kV151、156斷路器運(yùn)行于110kVⅠ段母線，110kV旁路115斷路器熱備用110kVⅡ段母線。（220kV木景線檢修期間110kV大渡崗變電站及110kV城南變電站10kVⅠ段母線負(fù)荷轉(zhuǎn)由普洱電網(wǎng)供電）。1號(hào)主變壓器220kV及110kV側(cè)均中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行，2號(hào)主變壓器220kV及110kV側(cè)均中性點(diǎn)經(jīng)間隙接地運(yùn)行。

2、220kV黎明變電站110kVⅠ段、Ⅱ段母線并列運(yùn)行，1號(hào)、2號(hào)主變壓器220kV及110kV側(cè)均中性點(diǎn)直接運(yùn)行。

3、110kV曼弄楓變電站110kVⅠ段、Ⅱ段母線、35kVⅠ段、Ⅱ段母線、10kVⅠ段、Ⅱ段母線均分列運(yùn)行，1號(hào)、2號(hào)變壓器中性點(diǎn)經(jīng)間隙接地運(yùn)行。35kV曼開保線有小電源并入，35kV曼西龍線處檢修。

4、110kV勐龍變電站2號(hào)主變壓器中性側(cè)經(jīng)間隙接地運(yùn)行，35kV曼西龍線處檢修。

故障前系統(tǒng)運(yùn)行情況如圖1所示，圖中實(shí)心斷路器表示“運(yùn)行”狀態(tài)，空心斷路器表示“斷開”狀態(tài)。

二、保護(hù)動(dòng)作情況

2013年9月15日16時(shí)15分，220kV黎明變電站110kV黎楓線139斷路器零序Ⅰ段、接地距離Ⅰ段動(dòng)作跳閘，重合閘動(dòng)作重合成功；保護(hù)測(cè)距：5.875km，相別：C相；故障錄波測(cè)距：5.258km，相別：C相。110kV曼弄楓變電站110kV 2號(hào)主變壓器間隙過壓動(dòng)作跳35kV曼開保線361斷路器。110kV勐龍變電站110kV2號(hào)主變壓器高后備保護(hù)間隙過流Ⅱ段動(dòng)作跳102斷路器、302斷路器、002斷路器。

三、實(shí)際故障情況

2013年09月16日11：20分經(jīng)巡視發(fā)現(xiàn)110kV黎楓線#15塔C相整串絕緣子雷擊閃絡(luò)。

四、保護(hù)動(dòng)作情況分析

1、220kV黎明變電站110kV黎楓線保護(hù)動(dòng)作情況

① 保護(hù)動(dòng)作報(bào)告，如圖3所示：

②故障錄波報(bào)告，如圖4所示：

2、110kV曼弄楓變電站110kV2號(hào)主變壓器間隙過壓保護(hù)動(dòng)作情況，如圖5所示：

3、110kV勐龍變電站110kV2號(hào)主變壓器Ⅱ段間隙保護(hù)動(dòng)作情況

IJ=3.63A 動(dòng)作時(shí)間0.503s （保護(hù)裝置顯示，打印報(bào)告沒有此內(nèi)容）

4、分析故障錄波圖：

黎明變電站110kV黎楓線保護(hù)錄波圖，如圖6所示：

5、保護(hù)動(dòng)作分析結(jié)論

通過分析各變電站保護(hù)動(dòng)作報(bào)告及錄波圖，2013年09月05日110kV黎楓線路故障各站保護(hù)均動(dòng)作正確，具體分析如下：

16：15：47. 355 110kV黎楓線因雷擊發(fā)生C相瞬時(shí)性接地故障

① 220kV黎明變電站側(cè)110kV黎楓線零序Ⅰ段、接地距離Ⅰ段保護(hù)動(dòng)作跳閘，故障持續(xù)時(shí)間68ms，2523ms重合閘動(dòng)作重合成功。

② 因110kV黎楓線故障，110kV曼弄楓變電站110kVⅡ段母線及110kV勐龍變電站110kV系統(tǒng)瞬時(shí)出現(xiàn)零序過電壓。110kV勐龍變電站側(cè)約68ms時(shí)，2號(hào)主變壓器中性點(diǎn)間隙擊穿，擊穿后零序電壓降低，出現(xiàn)間隙零序電流二次值達(dá)3.63A，間隙過流保護(hù)于0.503s動(dòng)作跳開2號(hào)主變壓器三側(cè)斷路器。

③110kV勐龍變電站2號(hào)主變壓器跳開后，由于110kV曼弄楓變電站35kV曼開保護(hù)線上有小電源并入，110kV黎楓線故障點(diǎn)仍未隔離，使110kV曼弄楓變電站110kVⅡ段母線及110kV勐龍變電站110kV母線零序電壓升高，零序電壓升高后0.309s時(shí)，110kV曼弄楓變電站2號(hào)主變壓器間隙零序過壓保護(hù)動(dòng)作跳35kV曼開保線。

④220kV黎明變電站側(cè)110kV黎楓線重合閘使用“檢母線有壓線路無壓”重合方式，重合閘時(shí)間1.5s。故障時(shí)220kV黎明變電站側(cè)110kV黎楓線保護(hù)動(dòng)作約70ms跳開139斷路器，但由于110kV曼弄楓變電站有小電源并入，110kV黎楓線路仍帶有電壓，直至110kV曼弄楓變電站2號(hào)主變壓器間隙零序過壓保護(hù)動(dòng)作跳35kV曼開保線（故障后約1s，即故障后約2.5s），才滿足重合閘條件重合成功。

五、存在問題

110kV黎楓線路發(fā)生接地故障，導(dǎo)致110kV曼弄楓變電站110kVⅡ段母線及110kV勐龍變電站110kV系統(tǒng)出現(xiàn)零序過電壓，但110kV勐龍變電站2號(hào)主變壓器保護(hù)不應(yīng)出口跳閘。

簡(jiǎn)單理論分析，此時(shí)110kV曼弄楓變電站110kVⅡ段母線及110kV勐龍變電站110kV系統(tǒng)出現(xiàn)零序過電壓值均基本相同，應(yīng)由110kV曼弄楓變電站2號(hào)主變壓器間隙保護(hù)以較短時(shí)限（整定值為0.3s）先動(dòng)作跳開小電源后，110kV勐龍變電站110kV系統(tǒng)電壓隨即恢復(fù)正常，2號(hào)主變壓器間隙保護(hù)元件返回不應(yīng)再動(dòng)作出口跳閘。

然而實(shí)際上，從故障錄波圖中不難發(fā)現(xiàn)110kV黎楓線路發(fā)生接地故障時(shí)，110kV曼弄楓變電站110kVⅡ段母線及110kV勐龍變電站110kV系統(tǒng)出現(xiàn)零序過電壓，波形中正弦波部分110kV曼弄楓和勐龍變電站側(cè)零序電壓值基本相同，但在約68ms處瞬間出現(xiàn)了非正弦波（瞬間暫態(tài)過電壓），此時(shí)刻勐龍變電站110kV系統(tǒng)零序電壓遠(yuǎn)大于曼弄楓變電站110kVⅡ段母線零序電壓，使110kV勐龍變電站2號(hào)主變壓器中性點(diǎn)間隙擊穿，零序電壓降低，造成110kV曼弄楓變電站2號(hào)主變壓器間隙過壓保護(hù)不能先動(dòng)作，而勐龍變電站2號(hào)主變壓器間隙保護(hù)先動(dòng)作了。

故障時(shí)各變電站零序電壓錄波圖：

①110kV曼弄楓變電站110kVⅡ段母線零序電壓情況，如圖8所示：

經(jīng)計(jì)算，故障時(shí)110kV曼弄楓變電站2號(hào)主變壓器中性點(diǎn)間隙零序電壓約為24.5kV。

查試驗(yàn)報(bào)告，110kV曼弄楓變電站2號(hào)主變壓器中性點(diǎn)間隔距離為135mm，電壓值為58kV--60kV，試驗(yàn)結(jié)果合格。

②110kV勐龍變電站110kVⅡ段母線零序電壓情況，如圖9所示：

經(jīng)計(jì)算，故障時(shí)110kV勐龍變電站2號(hào)主變壓器中性點(diǎn)間隙零序電壓約為56kV。

110kV勐龍變電站于2013年06月投產(chǎn)，咨詢驗(yàn)收情況：110kV勐龍變電站2號(hào)主變壓器中性點(diǎn)間隔距離為中性點(diǎn)間隔距離為118mm，電壓值為59kV--61kV，試驗(yàn)結(jié)果合格。

六、下一步計(jì)劃及改進(jìn)措施

1、根據(jù)《220kV和110kV主變壓器中性點(diǎn)過電壓保護(hù)配置與使用意見》（QB/YW102-002-2007）中4.3.5條款：在終端變電站運(yùn)行的110kV分級(jí)絕緣變壓器，110kV中性點(diǎn)絕緣等級(jí)為66kV，中壓側(cè)或低壓側(cè)沒有小電源并網(wǎng)的系統(tǒng)，中性點(diǎn)可不接地運(yùn)行。變壓器中性點(diǎn)只采用避雷器保護(hù)，應(yīng)將棒間隙活動(dòng)電極拆除并妥善保存，間隙零序過電流保護(hù)退出運(yùn)行，零序過電壓保護(hù)應(yīng)保留。為避免110kV黎楓線故障，110kV勐龍變電站2號(hào)主變壓器中性點(diǎn)間隙先擊穿，致使110kV勐龍變電站2號(hào)主變壓器間隙保護(hù)不能及時(shí)先動(dòng)作，將終端變110kV勐龍變電站2號(hào)主變壓器中性點(diǎn)棒間隙活動(dòng)電極拆除并妥善保存，退出間隙零序過電流保護(hù)。

2.查找最新整定計(jì)算規(guī)程資料，考慮將110kV勐龍變電站2號(hào)主變壓器零序過電壓保護(hù)動(dòng)作時(shí)間適當(dāng)整定長(zhǎng)一點(diǎn)，確保與110kV曼弄楓變電站2號(hào)主變壓器零序過壓保護(hù)有充足裕度時(shí)間級(jí)差。

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作者簡(jiǎn)介：祁有年（1994—），男，初級(jí)工程師，士學(xué)位，云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司西雙版納供電局，從事工作：繼電保護(hù)。

（作者單位：云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司西雙版納供電局）