500kV變電站一起特殊跳閘的分析

摘要：對一起500kV主變壓器在投產充電過程中發生的跳閘事故及原因進行分析，提出對主變送電過程中應采取的一些措施。

關鍵詞：接地故障 零序電流 充電保護

在500kV忻州變電站投產送電階段，發生過一起特殊的跳閘事故。之所以說是“特殊”，一是因為這次跳閘發生在電閃雷鳴傾盆大雨階段正在對變電站內最主要的設備主變壓器進行啟動送電過程中；二是因為這次主變跳閘事故是由500kV線路接地故障引起的，但由于線路是瞬時故障所以重合成功，而主變跳閘后又導致35kV母線失壓引起電容器失壓保護動作跳閘。這就是由于線路瞬時接地故障導致變電站內500kV、220kV和35kV三個電壓等級的開關同時跳閘的特殊之處，在正常運行中發生的可能性是非常小的。

1 事故經過

1.1 系統運行方式

1號主變三側正常運行；2號主變高壓側5012、5013斷路器熱備用，中壓側2002斷路器上C母經2020串帶運行，低壓側3002斷路器帶35kV B母線運行。

500kV：500kV I、II段母線運行；500kV第一串5011斷路器，第三串5031、5032、5033斷路器、第四串5041、5042、5043斷路器、第五串5051、5052斷路器運行；220kV：2201、2303、2304上A母運行，2001、2202上B母運行，2002上C母運行；母聯2010、2020運行，分段2000熱備，2020斷路器充電保護投入。35kV：3001上A母運行，3002上B母運行，3023斷路器運行；3013、3014、3024、3012、3021、3022斷路器熱備用；1號站用變帶Ⅰ段負荷運行，2號站用變帶Ⅱ段負荷運行，0號站用變空載運行。

1.2 天氣情況：電閃雷鳴，傾盆大雨。

1.3 現象和信息

報警音響響，后臺機主接線畫面5051、5052、2020、3023斷路器閃光報警；監控系統事故報警窗顯示：500kV第五串故障錄波器柜錄波動作，5052、5051斷路器CZX-22R第一二組控制回路斷線、5052、5051斷路器CZX-22R第一二組出口跳閘、5052、5051斷路器RCS-921A保護跳閘動作；5052斷路器CZX-22R閉鎖重合閘動作；忻侯I線RCS-931A保護動作跳閘；忻侯I線光差L90差動保護A相跳閘、起動重合閘、中開關A相斷開、邊開關A相斷開；5052、5051斷路器保護聯動、重合閘動作；忻侯I線光差931A電流差動保護動作、最大故障電流2.6最大零序電流2.39、短路位置50.1；2020保護動作、2020一二組控制回路斷線、2020一二出口跳閘、2020A、B、C相跳閘、2020開關分閘、AC母聯CSC122B零序過流I 段出口、3023保護動作、3023開關分閘、3號電容器9633A1低電壓動作、3號電容器9633A1事故總信號動作、220kV故錄柜一二錄波啟動、220kV母線BP-2BⅢPT斷線。監控系統忻侯I線光字牌分畫面顯示：“L90保護動作”、“RCS931A保護動作”“RCS921A保護跳閘”、“RCS921A重合閘動作”；5052斷路器光字牌分畫面“CZX-22R第一二組出口跳閘”、“CZX-22R第一二組控制回路斷線”、“A相跳位”光字牌亮；5051斷路器光字牌分畫面“CZX-22R第一二組出口跳閘”、“CZX-22R第一二組控制回路斷線”、“A相跳位”光字牌亮；忻侯I線電壓遙測值正常為513kV，電流、有功、無功遙測值正常；2020母聯光字牌分畫面“A相跳位”，“B相跳位”，“C相跳位”、“一二組出口跳閘”，“一二組控制回路斷線”“保護動作裝置告警”光字牌亮；3號電容器光字牌分畫面“裝置動作”“保護動作”光字牌亮。

2 原因分析

電網運行實踐表明，在大電流接地系統中電網中線路接地故障發生的機率很高，占線路全部故障的80%-90%。在大接地電流系統中，發生單相或兩相接地故障時，在接地故障點就會出現零序電壓，同時產生零序電流和零序功率，利用這些零序分量構成的保護稱為零序保護。零序分量的特點：①系統任一點接地短路時，網絡中任何地點的三倍零序電流都等于該處三相電流的向量和；②零序電流的分布與變壓器中性點接地的多少及位置有關而與電源的多少無關，零序電流是沿線路、變壓器中性點、大地和接地點形成回路的，變壓器中性點是否接地直接影響零序阻抗的大小和零序通路。③故障點零序電壓最高，變壓器中性點接地處的零序電壓為零；④故障點零序功率最大，變壓器中性點接地處的零序功率最小；⑤零序電流超前零序電壓，零序功率的方向由線路指向母線，零序阻抗和零序網絡不受系統運行方式的影響。

根據以上現象，經分析研究，初步判斷為500kV忻侯I線線路A相瞬時故障，5051、5052斷路器A相跳閘，單相跳閘單相重合成功，在500kV系統發生單相接地故障時，2020斷路器充電保護通過500kV母線→5031、5032斷路器→1號主變→2001斷路器→220kVB母→2010斷路器→220kVA母→2020斷路器的路徑感受到500kV的零序電流，由于2020斷路器充電保護零序整定值較小；該零序電流啟動了充電保護，零序I段動作將2020斷路器跳開；由于2號主變僅由中壓側2002斷路器帶，高壓側5012、5013熱備用，而2020又串帶2002斷路器，所以當2020斷路器跳閘后，2號主變失壓，35kV 3號電容器組失壓保護動作，跳開3023斷路器。

3 結論

3.1 為避免主設備在送電過程中跳閘，充電保護在設備充電正常后應立即退出。

3.2 新設備在啟動過程中任何保護動作導致開關跳閘特別是涉及各個電壓等級的保護同時動作在客觀上和實踐中檢測了新投保護裝置、自動化裝置、故障錄波器、監控系統等動作的正確性。