低压污闪引起的主变跳闸事故分析

郭 锐，郭跃东

（国网河南南阳供电公司，河南南阳 473000）

低压污闪引起的主变跳闸事故分析

郭 锐，郭跃东

（国网河南南阳供电公司，河南南阳 473000）

通过主变跳闸事故相关电气设备特性试验、绝缘检查、二次回路测量结果，分析保护动作报告和事故录波，确定故障原因是主变低压设备严重污染引起绝缘水平下降，小电流接地故障未能及时切除造成对设备的长时间冲击，引起设备A相瞬时性绝缘击穿，同时B相对A相放电形成A，B相间短路故障造成差动保护动作跳闸。

污闪；主变；小电流接地故障；差动保护

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.12.60

0 引言

污闪在电力设备运行中经常出现，35 kV及以下设备因污闪产生的故障电流比较小，对电力系统的冲击不大，因此造成的设备故障不会引起重视。处理低压单相接地故障常用的方法是利用小电流接地选线系统切除故障线路，按运行规程，这类故障允许继续运行1～2 h。如果低压线路的自动保护装置对于单相接地故障线路不能及时正确的反映和切除，系统长时间经受故障过电压会给变电站设备造成较大的损害，严重的会使故障越级扩大，影响电力系统的正常运行。

1 故障的发生

某区域的枢纽变电站位于城市边缘，负责给市区的大量低压负荷供电。2013年2月22日，天气严重雾霾，变电站主变差动保护动作，主变三侧跳闸造成大量负荷失去。

1.1 系统运行方式

变电站2台主变型号SFPSZ9-120000/220，容量120 MV·A，Y/Y/△绕组类型。三侧电压等级为220 kV、110 kV和35 kV，高压侧为电源侧，其他两侧为负荷侧。中压侧为双母带旁母接线方式，低压侧为单母分段带旁母接线方式，2台主变低压侧并列运行，350母联开关正常在合闸位置，中压侧、低压侧带有附近区域的大量负荷，低压侧带有7回配电线路，故障时的运行方式如图1所示。

1.2 故障记录

2013年2月22日6时30分，系统报“35 kV低压越限”信号。当运行人员进行小电流接地巡检确定故障线路时，信号消失，故障持续30 min。由于接地巡检装置未查出故障线路，运行人员未采取措施。7时7分9秒489毫秒，主变三侧开关221，111，351跳闸，后台报“1#主变差动保护动作”“三侧跳闸”信号。现场检查主变三侧断路器已跳开，主变瓦斯继电器内无气体，压力释放阀未动作。

图1 故障时系统运行方式

1.3 保护动作报告

检查主变保护装置，控制字和保护定值正常，对主变保护进行调试正常。主变差动保护整定值 2.62 A。动作情况：①2013年2月22日7时7分9秒489毫秒，比率差动保护动作，保护动作时长 74 ms，高压侧 A相电流 2.80∠304°，B相电流 1.17∠168°，C相电流2.12∠101°；中压侧A相电流0.08∠156°，B相电流 0.18∠096°，C相电流 0.23∠294°；低压侧 A相电流 6.69∠314°，B 相电流 5.88∠149°，C相电流 2.06∠279°。A相差动电流 9.38 A，制动电流 6.69 A；B相差动电流7.10 A，制动电流 5.88 A；C相差动电流0.17 A，制动电流 2.12 A。②2013年02月22日 07时07分 9秒507毫秒，主变差流越限动作，保护动作时长102 ms。高压侧A相电流0.00∠131°，B相电流0.00∠327°，高压侧C相电流 0.00∠261°；中压侧 A 相电流0.00∠166°，B 相电流 0.00∠260°，C 相电流0.00∠054°；低压侧A相电流4.88∠273°，B相电流4.03∠110°，C相电流0.01∠314°。A相差动电流4.88 A，制动电流4.88 A；B相差动电流4.03 A，制动电流4.03 A；C相差动电流0.00 A，制动电流 0.01 A。

2 故障分析

2.1 计算分析

对于三圈变差动保护，差动电流为三侧电流矢量和Icd=ih+im+il，制动电流为三侧电流的最大值，即。7时7分9秒489毫秒主变差动保护动作，各相差动电流：IA=9.38 A,IB=7.10 A，IC=0.17 A。

计算结果显示，①A，B相差动电流主要由高、低压侧的电流不等造成②；C相差动电流近似等于0；③低压侧A，B相电流幅值接近、相位相反；④低压侧电流远大于高压侧和中压侧。初步判断存在A，B相间短路故障且发生在低压侧。

07时07分9秒507毫秒“主变差流越限动作”报警，保护报告显示主变高压侧、中压侧电流为0，低压侧仍有较大的电流，差动电流完全由低压侧产生，此时离三侧跳闸已过28 ms，三侧开关已断开。出现这种情况的可能原因：①主变差动保护装置的采集模块故障，保护装置误报信号；②低压侧接线错误，将其他运行线路的电流引入主变差动保护装置中；③故障点在主变低压侧电流互感器与主变本体之间，且由于35 kV的CT安装在母线侧，低压开关跳开后，35 kV母线仍然向电流互感器供应电流。经继电保护人员的试验检查，保护装置完好且接线正确，基本可以排除前两种情况。

2.2 录波分析

图2 35 kVⅠ母和Ⅱ母录波

由于电流达不到录波器的启动值，第一次35 kV接地故障未录波。主变跳闸波形见图2、图3。

由图2可以看出，35 kV I母线的C相首先出现系统接地现象，UC=0，A，B相的对地电压升高到线电压。300 ms后A相出现接地，A相接地80 ms后，B相也出现接地现象，100 ms后主变差动保护动作，开关跳闸，电压恢复正常。35 kV侧C相在录波图中再次出现了接地故障现象，加上之前的报警信号共出现2次接地故障。

图3 351和352开关流过的电流

由图3可以看出，C相的故障电流在A，B故障前就已出现且方向一致，因此可以判断低压侧C相首先出现接地故障。故障时A，B相出现的突变电流方向相反，大小虽不一致，但考虑到故障点的过渡电阻影响，基本可以判断是相间短路故障。351开关和352开关流过的电流方向相反，因此可以判定故障电流由352开关反送流入故障点产生。

2.3 故障原因

根据计算结果和录波分析，推论故障发生的原因和经过：①1#主变低压35 kV侧C相首先出现多次接地短路故障，且故障点不在差动保护范围内。②C相区外接地短路造成A，B相电压升高产生过电压，并多次冲击主变35 kV侧，造成主变35 kV侧设备A，B相绝缘降低。③绝缘降低导致A相首先出现绝缘击穿接地短路，接着B相对A相放电，导致A，B相间短路并接地。④故障点在主变到351CT之间。

现场检查发现：①主变到351CT之间的支柱绝缘子A，B相出现闪络放电现象，且A相除了闪络点外，底部还出现击穿痕迹，B相底部没被击穿。②35 kV的某条线路发现C相单相接地。③盐密和灰密测试结果显示，A相支柱绝缘子平均灰密0.532 mg/cm2，B相支柱绝缘子平均灰密0.378 mg/cm2，A相数值明显大于B相数值，且都远远大于正常值（0.153 mg/cm2）。分析认为，A相处于散热器上部污秽集聚区，所以放电更为严重。检查结果验证了这是一起严重雾霾天气下发生的污闪故障，引起差动保护动作的越级扩大事故。

3 结语

分析一起低压污闪故障越级发展造成主变跳闸的事故，得出的结论和建议：①对处于污染严重地区的变电设备，要使用防污型电气设备，并定期清洗保证设备的绝缘水平良好。②故障录波是分析事故的有力工具，要定期检查，保证故障录波装置的可靠性。③小电流接地故障是电力系统高发性故障，要重视低压接地故障。

［1］肖开进，鲁庭瑞.电力系统继电保护原理与实用技术［M］.北京：中国电力出版社，2006.

［2］顾乐观，孙才新.电力系统污秽绝缘［M］.重庆：重庆大学出版社，1990.

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〔编辑 李 波〕