變電站非跳閘故障與跳閘故障探討

摘 要：文章就變電站跳閘故障和非跳閘故障的主要類型以及相關措施進行了分析。

關鍵詞:變電站；非跳閘故障；跳閘故障

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）17-0116-02

變電站一旦發生事故，要求值班人員能夠及時準確地判斷故障設別、故障范圍和故障性質，并且對故障原因進行初步預測，及時向調度人員匯報現場事故情況，根據調度指令進行操作。這些都要求值班人員對于變電站的故障類型等了如指掌。

1 非跳閘故障類型

在變電站中最常見的非跳閘故障主要是指10 kV非直接接地系統中的接地故障、PT熔絲熔斷故障和系統鐵磁諧振等。

在中性點不直接接地系統中，為了監視系統絕緣狀況，發電廠、變電站的母線上通常都接有Y0接線的電磁式電壓互感器。母線電磁式電壓互感器（PT）的輔助線圈的開口三角側接有電壓繼電器，在10 kV不直接接地系統或者是電源中性點經消弧線圈接地系統中，只要發生以上故障中任何一種，系統的測控裝置就會給出“10 kV系統接地”信號。這是因為系統三相參數平衡時，輔助線圈的開口三角電壓幾乎為零，但是在系統發生接地故障、PT高壓熔絲熔斷、鐵磁諧振或者斷線故障時，系統三相參數失衡，三相電壓不平衡造成；當三角側電壓達到一定值時，電壓繼電器就會動作，給出系統接地信號。

因此，僅僅根據系統接地信號是不能判定小電流接地系統故障類型的，必須結合其他現象給出判斷，主要包括以下幾個方面。

1.1 單相接地故障

系統發生單相接地故障時，系統母線遙測電壓往往出現一相電壓降低或者為零，且另外兩相電壓升高超過相電壓值且小于線電壓值的現象。

10 kV不接地系統允許系統接地不間斷運行約2小時足有，期間值班人員有充足的時間可以查找系統接地線路。在沒有失地選線裝置時，可以采用試送法或者試拉法進行判斷，或者也可以采用斷開母聯斷路器以縮小查找范圍的方法進行故障查找。

1.2 PT高壓熔絲熔斷故障

PT高壓熔絲熔斷故障表現為母線遙測電壓一相或者兩相電壓為零，另外兩相或者一相為相電壓。

10 kV PT高壓熔斷的常見原因有兩點：一是母線PT容量太小，熔斷電流小，與實際不匹配。這屬于保險自身質量問題，在長時間的運行過程中容易引起PT高壓熔斷器熔斷。因此，在采購過程中，需要合理計算保險容量，嚴格控制進貨質量，采購合格的產品。二是系統電壓過高。10 kV電力系統的系統電壓正常值范圍為10～10.7 kV，如果系統長期高電壓運行，斷路器處于臨界熔斷電壓附近，容易造成熔斷器因過熱而熔斷。這就要求運行人員對系統母線電壓升高有較高的警覺性，及時調壓，避免熔絲熔斷。

1.3 諧振故障

系統諧振主要表現為：母線遙測電壓一相降低、兩相升高至線電壓或者高于線電壓，或者出現諧波諧振過電壓（三相電壓同時升高）。

母線電磁式電壓互感器屬于鐵磁元件，其勵磁特性具有非線性特征。正常情況下，PT鐵芯未飽和，其電感值很大；系統線路發生瞬間弧光接地或者投切斷路器時，系統電壓瞬間升高致使PT鐵芯趨于飽和，其電感值極具下降，當系統自振頻率和電源頻率接近時，系統產生鐵磁諧振現象。通常，鐵磁諧振可以通過投切接地補償裝置或者系統合解環進行消諧。

2 跳閘故障類型

跳閘故障可以根據故障點不同分為三大類：單一線路開關跳閘、主變低壓側開關跳閘和主變三側跳閘故障。

2.1 單一線路開關跳閘故障

對于單一的線路開關跳閘故障，首先應該對保護動作、開關變位情況進行檢查，同時也應該對主保護動作情況進行檢查。檢查范圍應該重點放在線路CT至出線部分；當該段無異常情況時，再對跳閘開關、三相拐臂和開關位置指示器進行重點檢查，比如說液壓機構壓力是否正常，彈簧機構彈簧儲能是否正常等。對于負荷比較重要的非電纜線路，在重合閘無動作情況下，可以申請一次強行送電。

2.2 主變低壓側開關跳閘故障

主變低壓側開關跳閘故障主要是指母線故障、保護越級跳閘故障和開關誤動作故障。保護越級跳閘故障包含了保護拒動和開關拒動故障。在判斷主變低壓側具體故障類型時，需要結合二次側和一次設備的檢查情況作出綜合判斷。在檢查保護時要同時檢查主變的保護和線路保護，對于主變低壓側過電流保護動作，可以兼顧檢查保護動作情況和站內設備檢查情況。

①僅主變低壓側過電流保護動作。在出現主變低壓側過電流保護動作情況下，首先應該對主變低壓側開關誤動和線路開關拒動兩種情況予以排除，接著需要對故障位置進行判斷：是母線故障還是線路故障。在進行判斷的過程中，需要結合對電氣設備的檢查結論進行。對一次設備的檢查，重點要放在對設備的保護壓板是否有漏投和線路開關操作電源空開是否跳開兩方面。同時，也應該對變電站內的主變低壓側過電流保護區進行重點檢查，檢查范圍包括主變低壓側CT至母線，至所有與母線相連接的設備，最后至線路的出口。

②伴有線路保護動作的主變低壓側過流保護動作。出現主變保護和線路保護同時動作，并且線路開關沒有跳閘的情況時，一般可以斷定為線路故障。此時，對設備的巡視工作應該拓展范圍至線路檢查和對故障線路CT到線路出口段的檢查。也只有在確保主變低壓側CT到線路CT段線路無異常狀況時，才能判斷為線路故障開關拒動。

③無保護動作。如果出現開關跳閘但是卻沒有保護動作信號的情況，必須對設備故障是因為直流兩點接地開關跳閘，還是因為保護動作而無信號，或者是開關自由脫扣進行詳細檢查。在檢查過程中，需要對直流絕緣測量裝置有沒有接地報警信號給予重視。如果判斷故障是因為直流接地引起的，需要立即對失地點進行查找并予以隔離，以避免事故范圍擴大。

2.3 主變三側開關跳閘故障

主變內部故障、差動保護區故障、與主變低壓側母線相連接線路故障或者是母線故障等都有可能引起主變三側開關跳閘故障。其中，與主變低壓側母線相連線路故障引起的越級故障主要是因為線路保護拒動或者是保護動作而開關拒動，而主變低壓側過電流保護拒動或者是主開關拒動。主變低壓側母線故障引發越級故障是因為故障側低壓過電流保護拒動或者是故障側主開關拒動。在判斷主變三側開關跳閘故障產生的具體原因時，應該結合對一次設備的檢查報告和對保護動作信號的分析進行。

2.3.1 主變內部故障或二次回路故障

主變內部故障或者二次回路故障的具體表現就是瓦斯保護動作。此時，需要對變壓器本身進行重點檢查，檢查變壓器是有著火、變形，檢查呼吸器是否噴油，檢查壓力釋放閥是否有動作和噴油現象。還應該對二次回路的接地和短路情況進行檢查。采集瓦斯繼電器中的氣體進行色譜分析，根據氣體的特征和可燃性可以對故障性質進行判斷。

2.3.2 保護誤動

保護出現誤動作，通常差動保護動作。通過對主變油色、油位、套管、瓦斯繼電器等進行細致檢查后，如果檢查結果顯示主變和差動保護區都沒有異常情況，則可以斷定是保護誤動作。差動保護能反映主變內部線圈匝間、相間的短路故障，差動保護動作時，需要對主變三側主CT間的一次設備進行詳細檢查，包括主變本身。

2.3.3 特殊情況

當出現主變高壓側負荷電壓閉鎖過電流保護動作時，其故障原因分析較為復雜，需要結合主變低壓側的保護配置關系進行，與變壓器的運行方式也有一定的關系。

通常主變低壓側保護配置分兩種情況：一是三圈變，主變低壓側配置獨立的過流保護；二是自耦變，主變低壓側和高壓側共用一套保護。

例如在兩臺220 kV主變系統中，220 kV、110 kV側并列運行，如果主變220 kV側復合電壓閉鎖過流保護動作，同時線路速斷保護動作或者是速斷、過流保護同時動作，則可以判定故障為線路故障。此時，保護動作，故障線路的開關拒動產生越級至10 kV側，而主變10 kV側的過電流保護拒動越級至220 kV側，這是故障檢測范圍可相應減小。重點對保護動作線路CT到線路出口段的一次設備進行檢查，對主變10 kV側的過電流保護壓板的接觸情況和漏投情況進行檢查，同時兼顧開關控制回線連接情況。

3 結 語

變電站的安全關系重大，在處理變電站事故時需要盡可能防止事故擴大，盡可能消除事故根源，盡可能減小事故停電范圍并及時恢復供電。在發生事故后，運行人員必須保持冷靜的頭腦，做到快、準、穩，及時上報。

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