500 kV主變壓器保護動作異常分析

丁 晶，劉汝明

（山東電力集團公司檢修公司，山東 淄博 255000）

0 引言

在500 kV淄川變電站，主變壓器高、中壓側開關為三相聯動，不設置重合閘保護，主變低壓側不設置斷路器，直接連接到低壓側母線上。為防止開關出現三相不一致運行的情況，主變保護設置開關三相不一致保護，當出現三相不一致情況時，保護裝置通過斷路器輔助接點位置以及零序電流、負序電流來判斷斷路器的非全相運行狀態，當保護接收到三相不一致開入并且有零序電流或負序電流，經一定延時跳開高、中壓側開關。

現場主變保護配置情況為：共有3套保護屏，保護屏Ⅰ、Ⅱ均為RCS-978C主保護、保護屏Ⅲ為RCS-974變壓器非電量保護。

1 事故經過

淄川變電站500 kV設備為半開關接線方式，220 kV設備為雙母線雙分段接線方式GIS設備。兩臺主變（2號高壓側開關為5021、5022，中壓側開關為 202，3號高壓側開關為 5012、5013，中壓側開關為203）的中壓側出線分別接于220 kV的A、B兩段母線上。

因發現2號主變220 kV側C相GIS出線套管線夾發熱，22日18：10 2號主變由運行轉檢修消缺。次日02：40，2號主變由檢修轉運行。送電過程中，合上5021開關對2號主變充電正常，當合上202開關時，3號主變中壓側零序過流保護動作，2號主變高、中壓側零序過流保護動作，3號主變 5013、5012、203 開關跳閘，2 號主變 5021、5022開關跳閘。 現場檢查 5013、5012、203、5021、5022開關三相均在分位，202開關A、B相在分閘位置，C相在合閘位置，檢查2號、3號主變外觀無異常。

2 原因分析

檢修人員對故障錄波、主變保護報文級監控后臺報文進行分析。從報文綜合分析看：03：27 2號主變202開關合閘，A、B相合上，C相未能合上，220 kV系統中產生0.53 A的零序電流，7 s后3號主變中壓側零序過流III段動作，2號主變高、中壓側零序過流III段動作（零序III段定值0.26 A，時間7 s）。跳開3號主變高、中壓側開關及2號主變高、中壓側開關（202開關C相未合上，因而跳開A、B兩相）。202開關A、B相跳開21 s后，C相合閘。在此過程中2號主變RCS-974非電量保護的三相不一致保護只啟動，未能動作出口。 根據RCS-974保護三相不一致保護動作邏輯，只要保護收到三相不一致開入，并且零序電流達到定值，不一致保護就會動作。

整個過程中202開關出現兩次三相不一致的情況。一是202開關A、B相合上，C相未能合上時。此時零序電流達到0.53 A，大于不一致保護的零序定值，保護未能動作的原因應該是未能收到不一致開入。查閱圖紙發現，在遙控操作開關時SHJ動作，其接點接通合閘回路并自保持，在開關合上后，經開關常閉接點斷開合閘回路。當A、B相合上后，HWJa和 HWJb閉合，TWJa和 TWJb分開，HWJc未能閉合，此時，TWJc被合閘回路短接，也未動作，因而保護未收到不一致開入信號。

第二次不一致是在202開關A、B相跳開21 s后，C相合上。此時保護收到不一致開入，但由于高壓側開關在分位，沒有電流，因而不一致保護不動。檢修人員現場用試驗儀模擬出現的這兩種情況，有不一致開入無電流、有電流無開入的情況下看保護能不能動作出口，實際情況是單獨有這兩種情況下保護均不能動作出口，只有在兩種條件同時具備時才會動作出口。能夠驗證保護動作的正確性。

針對上述分析，檢查的工作重點是202開關C相未能與A、B相同時合閘的原因。 （在設備停電后檢修人員到達現場之前值班員已經拉合開關幾次均沒有問題）現場將C相開關機構打開，檢查合閘線圈內有白色斑點，懷疑在合閘過程中長時間通電，有燒傷情況，但是具體是否影響合閘情況不能確定，更換一個備用合閘線圈后試驗開關分合也正常。事故產生的原因是由于2號主變中壓側202開關在合閘時由于某種原因，只合上A、B兩相，C相未合上，而主變非電量保護由于不能正確收到開關不一致開入，未能正確動作，導致系統中零序電流滿足2號、3號主變保護零序III段條件，主變保護動作，跳高、中壓側開關。 而202開關在A、B相跳開21 s后，由于C相合閘回路一直導通，C相開關合上。

3 處理方法

開關機構檢查。檢修人員同設備廠家一起打開202斷路器C相機構，檢查其不正確動作的原因。 廠家打開機構后未發現明顯問題，但合閘線圈內有燒傷痕跡，懷疑是長期通電導致，為避免在以后運行過程中出現問題，現場對合閘線圈進行了更換。

保護不一致開入回路改進。此次事故暴露出保護裝置不一致開入回路存在一定缺陷，導致開關三相不一致時，保護不能迅速切除故障，導致事故范圍擴大。為防止類似情況再次出現，經主管部門同意，將主變保護的TWJ繼電器斷開與合閘回路的聯系，改為直接與開關常閉接點串聯，這種方式可有效防止跳合閘回路對不一致開入的影響。改后接線如圖1所示。

圖1 更改后的接線圖

4 結語

斷路器設備質量不過關，在合閘過程中，出現非全相情況，導致事故發生。應要求廠家深入分析原因，拿出可行方案，對現存類似設備進行隱患排查改進，避免此類情況的出現。

保護開關三相不一致開入回路的設計存在問題，在合閘回路長期帶電的情況下，不一致開入未能正確開入，導致保護不能迅速切除故障。為避免此類情況再次出現，在設計時建議TWJ繼電器直接取斷路器常閉輔助接點判斷跳閘位置。