220kV主變110kV側(cè)中性點(diǎn)引下線熔斷缺陷的分析與處理

摘 要：為了確保110kV系統(tǒng)接地故障時(shí)，各級(jí)保護(hù)有足夠的靈敏度，要求在各種運(yùn)行方式時(shí)110kV系統(tǒng)均保持中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，所以貴港網(wǎng)區(qū)所有220kV主變的110kV側(cè)中性點(diǎn)均直接接地運(yùn)行。但由于設(shè)備缺陷、安裝質(zhì)量不良等原因，可能導(dǎo)致110kV側(cè)中性點(diǎn)非預(yù)期性的轉(zhuǎn)為不接地系統(tǒng)，給電網(wǎng)及繼電保護(hù)的正常運(yùn)行帶來極大的安全隱患。本文通過一起實(shí)際案例，詳細(xì)介紹了該類缺陷產(chǎn)生的原因分析，并提出符合貴港電網(wǎng)實(shí)際情況的預(yù)控措施。

關(guān)鍵詞：中性點(diǎn)；引下線；貴港電網(wǎng)

中圖分類號(hào)：TM407 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）33-0059-02

1 引 言

正常運(yùn)行時(shí)，貴港網(wǎng)區(qū)所有220kV主變的110kV側(cè)中性點(diǎn)均直接接地運(yùn)行，確保110kV電網(wǎng)始終是中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，讓110kV系統(tǒng)的零序電流保護(hù)和接地距離保護(hù)能持續(xù)發(fā)揮作用，提高電網(wǎng)安全運(yùn)行水平。但由于設(shè)備缺陷、安裝質(zhì)量不良等原因，發(fā)生了一起220kV主變110kV側(cè)中性點(diǎn)引下線接頭處熔斷的缺陷，導(dǎo)致110kV系統(tǒng)變?yōu)椴唤拥叵到y(tǒng)，該類缺陷若處理不及時(shí)，將會(huì)造成110kV系統(tǒng)的零序過流保護(hù)、接地距離保護(hù)存在拒動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，給電網(wǎng)帶來嚴(yán)重安全隱患。

本文結(jié)合對(duì)案例的分析，提出避免發(fā)生類似缺陷的處理意見，并提出預(yù)案，及時(shí)處理主變中性點(diǎn)引下線缺陷，對(duì)保證電網(wǎng)安全運(yùn)行具有重要意義。

2 原因分析

2017年7月15日，巡維班在巡視時(shí)發(fā)現(xiàn)220kV A站1號(hào)主變的110kV側(cè)中性點(diǎn)引下線在與主變本體相連接的接頭處熔斷并脫落，導(dǎo)致220kV主變110kV側(cè)中性點(diǎn)轉(zhuǎn)為不接地運(yùn)行方式，給電網(wǎng)及保護(hù)的正常運(yùn)行帶來極大的安全隱患。

電網(wǎng)正常運(yùn)行方式如下：220kV A站與其它220kV變電站解環(huán)運(yùn)行，220kVA站供110kVB光伏電站運(yùn)行，A站和B站主變的110kV側(cè)中性點(diǎn)均直接接地運(yùn)行。

經(jīng)調(diào)查，220kV A站#1主變于2016年6月30日做過預(yù)防性試驗(yàn)，驗(yàn)收正常，所以調(diào)查分析主要考慮從2016年6月30日至2017年7月15日期間的運(yùn)行情況。

經(jīng)分析排查，可能會(huì)引起220kVA站#1主變110kV中性點(diǎn)產(chǎn)生電流的原因如下：

（1）該期間內(nèi)，該主變供電的110kV系統(tǒng)僅發(fā)生過一次近區(qū)短路接地故障，即：2017年06月08日13時(shí)05分56秒603毫秒，220kV A變電站110kV某條出線線發(fā)生B相瞬時(shí)性接地故障，流過故障點(diǎn)的零序電流為4633.6A，線路保護(hù)的零序過流2段保護(hù)動(dòng)作，切除故障線路，故障持續(xù)500ms，主變零序分支系數(shù)理論計(jì)算值為0.85601，流過A站主變中性點(diǎn)的電流為3966.4A。若接頭處有設(shè)備缺陷，或者安裝質(zhì)量不良，導(dǎo)致接觸不好，接觸電阻較大，流過如此巨大的電流，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)500ms，則極有可能短時(shí)間內(nèi)嚴(yán)重發(fā)熱并將接頭熔斷。

（2）與該主變相連的220kV系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，由于不會(huì)在110kV中性點(diǎn)產(chǎn)生故障電流，可以忽略。

（3）正常運(yùn)行時(shí)，由220kV A站供電的110kV B光伏電站主變110kV側(cè)中性點(diǎn)及A站主變110kV側(cè)中性點(diǎn)均為直接接地運(yùn)行方式，由于線路三相分布參數(shù)不平衡、負(fù)荷不平衡、諧波等原因，會(huì)有零序環(huán)流產(chǎn)生，并通過主變中性點(diǎn)形成回路。該電流正常運(yùn)行時(shí)一直存在，由于未引起主變中后備零序保護(hù)跳閘（按整定原則[1]，設(shè)為300A），所以零序電流從未超過300A。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量，正常運(yùn)行時(shí)，零序電流一次值小于30A，而中性點(diǎn)引下線導(dǎo)線型號(hào)為2*LGJ-70，額定載流量不小于500A，接頭的載流量比導(dǎo)線的更大，所以正常情況下，不平衡電流導(dǎo)致引下線接頭熔斷的可能性不大，所以，此因素不會(huì)導(dǎo)致引下線熔斷缺陷的發(fā)生。

（4）由于缺陷發(fā)生后，與A站110kV系統(tǒng)相連的110kV B光伏電站仍然有110kV主變中性點(diǎn)接地，避免了110kV系統(tǒng)變成主變中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)及相關(guān)的安全隱患。但由于三相的相電壓仍然保持平衡，中性點(diǎn)引下線接頭熔斷后，相電壓突變不明顯，即使查看2017年06月08日之間的歷史電壓曲線，也無法分辨是否發(fā)生斷線，所以無法通過查看電壓歷史數(shù)據(jù)來確定該缺陷何時(shí)發(fā)生。

綜上分析可知，引下線接頭熔斷的直接原因是110kV某條出線發(fā)生B相瞬時(shí)性接地故障，流過較大的零序電流；間接原因是110kV中性點(diǎn)引下線的接頭由于安裝質(zhì)量不良，導(dǎo)致接觸電阻較大，110kV系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，流過較大的故障電流而熔斷。

3 制定預(yù)案

（1）對(duì)于貴港網(wǎng)區(qū)內(nèi)8座配有兩臺(tái)220kV主變的變電站，正常運(yùn)行時(shí)，兩臺(tái)主變110kV側(cè)中性點(diǎn)均接地運(yùn)行，若由于缺陷等原因，導(dǎo)致其中一臺(tái)主變中壓側(cè)變成中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式，需將兩臺(tái)主變中壓側(cè)轉(zhuǎn)為并列運(yùn)行，并將兩臺(tái)主變的電氣量保護(hù)定值區(qū)均切至適用于分列運(yùn)行的定值區(qū)運(yùn)行，以防止110kV系統(tǒng)變?yōu)橹行渣c(diǎn)不接地系統(tǒng)。此方式可長(zhǎng)期運(yùn)行，所以，雙主變的220kV變電站，其中一臺(tái)主變中壓側(cè)變成中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式，仍可繼續(xù)運(yùn)行，但應(yīng)盡快處理缺陷。

（2）220kV A站目前為單臺(tái)主變運(yùn)行，若110kV側(cè)中性點(diǎn)無法正常接地時(shí)，考慮到110kV AB線對(duì)側(cè)110kV B光伏電站仍有110kV主變中性點(diǎn)接地，當(dāng)110kV AB線接地故障時(shí)，由本線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)切除故障；當(dāng)220kV A站其余的110kV出線故障時(shí)，由B光伏電站110kV主變提供零序電流，110kV線路保護(hù)的零序保護(hù)、接地距離保護(hù)仍有足夠的靈敏度，可以切除故障。但此時(shí)A站主變中后備的零序保護(hù)及接地保護(hù)無法作為110kV出線的遠(yuǎn)后備保護(hù)，當(dāng)110kV線路開關(guān)或者保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，先由B光伏電站主變高后備零序過流保護(hù)切除主變及110kV中性點(diǎn)，110kV系統(tǒng)轉(zhuǎn)為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，由于A站主變中后備保護(hù)零序過壓保護(hù)正常運(yùn)行時(shí)退出，所以主變無法跳閘隔離故障點(diǎn)，與該110kV系統(tǒng)相連的所有110kV主變將由高后備的零序過壓保護(hù)切除本主變，同時(shí)A站主變發(fā)零序過壓告警信號(hào)。雖然此時(shí)無故障電流，但非故障相電壓升高至線電壓，對(duì)110kV系統(tǒng)的絕緣造成極大影響，一直持續(xù)到非故障相因絕緣擊穿放電而導(dǎo)致相間短路故障時(shí)，主變中后備相間距離保護(hù)及過流保護(hù)才會(huì)起到遠(yuǎn)后備作用，切除主變中壓側(cè)，隔離故障點(diǎn)。所以，當(dāng)A站110kV側(cè)發(fā)零序過壓告警時(shí)，或者由A站供電的110kV變電站主變高后備零序過壓保護(hù)動(dòng)作跳閘時(shí)，應(yīng)及時(shí)手動(dòng)切除A站主變。綜上所述，當(dāng)發(fā)現(xiàn)220kV A站主變110kV側(cè)中性點(diǎn)斷開時(shí)：

①值班調(diào)度員應(yīng)盡快轉(zhuǎn)移220kVA站所有負(fù)荷，并按緊急缺陷停電處理。

②若該主變不能立即停運(yùn)，應(yīng)先安排變電值班員投入220kV A站主變保護(hù)的零序過壓保護(hù)硬壓板，并確保110kVAB線及110kV B光伏電站主變?cè)谶\(yùn)行狀態(tài)，由110kV B光伏電站主變中性點(diǎn)在合上狀態(tài)。

③若110kV B光伏電站主變因故停電，可安排將220kVA站110kV側(cè)負(fù)荷轉(zhuǎn)由其它110kV聯(lián)絡(luò)線供電，并斷開220kVA站主變中壓側(cè)開關(guān)，因?yàn)槿舭才?20kV A站主變與其它220kV變電站聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)行方式，當(dāng)110kV聯(lián)絡(luò)線發(fā)生接地故障時(shí)，220kVA站側(cè)線路保護(hù)將無法跳閘并切除故障點(diǎn)，存在重大安全隱患，所以，不宜安排將A站主變與其它220kV變電站主變聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)行方式。

④考慮到正常運(yùn)行時(shí)110kV B光伏電站主變110kV側(cè)中性點(diǎn)及A站110kV側(cè)中性點(diǎn)均為接地運(yùn)行方式，正常運(yùn)行時(shí)會(huì)有環(huán)流產(chǎn)生，為了避免主變中性點(diǎn)引線燒斷導(dǎo)致110kV系統(tǒng)失去中性點(diǎn)接地，要求正常運(yùn)行時(shí)，投入A站主變保護(hù)的110kV側(cè)不接地零序保護(hù)硬壓板。

（3）目前，貴港網(wǎng)區(qū)還有220kVC站為單臺(tái)主變運(yùn)行，該站暫時(shí)沒有110kV出線，但主變中后備保護(hù)沒有零序過壓告警功能，不能及時(shí)告警，所以沒有技術(shù)手段及時(shí)發(fā)現(xiàn)該缺陷，可以考慮正常運(yùn)行時(shí)投入主變零序過壓保護(hù)，以防110kV側(cè)中性點(diǎn)刀閘無法正常接地時(shí)，發(fā)生接地故障可由中性點(diǎn)零序過壓切除故障。

4 預(yù)控措施

（1）變電管理所負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)220kV A站主變110kV中性點(diǎn)零序電流，并向調(diào)度備案，以便進(jìn)一步分析缺陷產(chǎn)生的原因，并研究應(yīng)對(duì)措施。對(duì)于多點(diǎn)接地的110kV系統(tǒng)，也應(yīng)進(jìn)行實(shí)測(cè)并備份。

（2）對(duì)于單主變的220kV A站、C站，正常運(yùn)行時(shí)，同時(shí)投入主變中后備保護(hù)的不接地零序保護(hù)和接地零序保護(hù)，以便及時(shí)適應(yīng)主變中壓側(cè)中性點(diǎn)運(yùn)行方式的變化。

（3）由于220kV A站110kV出線存在發(fā)生接地故障的風(fēng)險(xiǎn)，主變110kV側(cè)中性點(diǎn)正常運(yùn)行時(shí)也流過不平衡電流，中性點(diǎn)引下線熔斷的風(fēng)險(xiǎn)一直存在，一旦發(fā)現(xiàn)220kV A站中性點(diǎn)不能正常接地運(yùn)行，應(yīng)優(yōu)先轉(zhuǎn)移負(fù)荷并停主變處理缺陷，若不能立即停主變，應(yīng)確保110kV AB線及110kV B光伏電站主變正常運(yùn)行，由110k VB光伏電站主變中性點(diǎn)接地來防止110kV系統(tǒng)變?yōu)橹行渣c(diǎn)不接地系統(tǒng)，不宜安排與其它220kV變電站環(huán)網(wǎng)的方式。

（4）對(duì)于雙主變的變電站，若其中一臺(tái)主變中壓側(cè)變成中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式，需將主變中壓側(cè)轉(zhuǎn)為并列運(yùn)行，并將兩臺(tái)主變的電氣量保護(hù)定值區(qū)均切至01區(qū)運(yùn)行，以防止110kV系統(tǒng)變?yōu)橹行渣c(diǎn)不接地系統(tǒng)，并盡快安排缺陷處理工作。

（5）經(jīng)初步分析，該缺陷產(chǎn)生的原因是2017年6月8日220kVA站某條110kV出線接地故障產(chǎn)生巨大的零序電流所引起，但直至2017年7月15日才發(fā)現(xiàn)問題，間隔了一個(gè)多月，可見變電站設(shè)備運(yùn)行維護(hù)工作仍需進(jìn)一步提高，建議今后220kV變電站發(fā)生110kV線路故障后，都要進(jìn)行全站一次設(shè)備巡視，查看有無斷線問題發(fā)生，特別是中性點(diǎn)引下線、間隙棒球頭等與主變中性點(diǎn)相連接的一次設(shè)備，發(fā)生斷線、熔斷等缺陷后，沒有任何監(jiān)控措施來及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，需要變電值班員重點(diǎn)巡視到位。

5 結(jié) 論

通過對(duì)該案例的分析總結(jié)，修編了貴港電網(wǎng)主變中性點(diǎn)調(diào)整主要職責(zé)及流程，明確各專業(yè)在主變中性點(diǎn)調(diào)整過程中所處的環(huán)節(jié)和工作內(nèi)容，梳理了220kV站內(nèi)因設(shè)備停運(yùn)或缺陷可能導(dǎo)致110kV系統(tǒng)成為不接地系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備清單，完善了該類缺陷的處理預(yù)案，有效防范了貴港網(wǎng)區(qū)中性點(diǎn)非預(yù)期斷開對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的不利影響，為值班調(diào)度員及變電站運(yùn)維人員快速處理該類缺陷提供了參考依據(jù)，提高了缺陷處理效率，有效保障了貴港電網(wǎng)110kV系統(tǒng)設(shè)備的安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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[3]趙雪燕，張澤輝，變壓器.主變中性點(diǎn)回路線夾發(fā)熱引起的故障分析[J].2009（10）.

收稿日期：2018-11-6

作者簡(jiǎn)介：孫鐵鵬（1983-），男，工程師，本科，主要從事繼電保護(hù)工作。