一起6kV變壓器跳閘故障的技術分析

【摘 要】 本文詳細闡述了一起6kV變壓器跳閘故障經過，通過繼電保護分析和電氣原理分析，找出跳閘事故的原因，為避免類似事故發生，采取必要措施。

【關鍵詞】 接地 故障 分析

引言

大慶石化某公司某廠變電所為6kV/380V高低壓變電所，建成于2012年3月。本所試運行期間發生一起本所變壓器跳閘故障。經調查和技術分析后，這是一起低壓分支母線單相接地引起本所變壓器過流保護跳閘的事故。

1. 事故情況

2012年5月18日凌晨3時，H26變電所2#變壓器跳閘，故障信號為反時限過流，A、B相電流為477A，C相電流為25A。查找低壓分支母線后，發現分支母線上側C相附近有一閑置螺栓，且螺栓已變色，母線有放電燒穿現象，證明C相經螺栓對地放電。事故原因確定為低壓分支母線單相接地引起的6kV變壓器過流保護動作跳閘。

2. 技術分析

事故發生后。車間技術人員從以下幾點進行了繼電保護分析，一是低壓分支母線故障產生越級跳閘，低壓進線開關保護未動作原因；二是單相接地引起的電氣故障為什么綜保顯示的是反時限過流動作。

2.1保護計算分析

本所變壓器型號為S11-M-800/6，額定電流為Ie=77/1155A，綜保配置型號為MiCOM P141，設置了電流速斷保護、定時限過流保護、反時限過流保護、單相接地保護。CT變比為150/1。反時限過流保護設定啟動值為0.59A，3倍0.5s。曲線公式為t≥ 13.5·τ/（I/Idzj-1） τ=0.07。

低壓進線開關速斷值設定為7.6倍的開關額定值，開關額定電流值為1600A，所以速斷設定值為12160A。開關短延時設定為2.3倍開關額定電流，為3680A，0.4秒定時限。變壓器AB兩相短路時一次側電流為477A，二次側電流為7155A，小于低壓進線開關速斷值12160A，所以低壓進線開關速斷保護沒有動作。變壓器AB兩相短路時電流為477A/150=3.18A，大于反時限過流保護啟動值0.59A，動作時間為

t=13.5·0.07/（3.18/0.59-1）=0.21s

故障發生時0.21秒內，高壓綜保過負荷反時限已動作，而低壓進線開關短延時設定為3680A，0.4秒定時限，故障時間小于短延時設定時間，所以開關短延時沒有動作。

從以上的計算分析可以看出，變壓器的定值設定與低壓進線開關的定值設定不匹配，故障發生時，越級跳閘到變壓器一次側，低壓進線開關設定的定值沒有起到選擇性保護作用，為此，重新設定低壓進線開關的短延時保護定值為：4Ir=4*1280=5120A，0.2S。

2.2故障原理分析

本故障為中性點直接接地系統單相接地時的運行分析。

電網的每一相與大地之間都具有一定的電容，均勻分布在導線全長上，線路經過換位等措施后對地電容基本上可以看作是平衡對稱的。當電網正常運行時，各相對地電容平衡，線路良好，如圖1所示：

若發生單相非實接地，持續的金屬性放電，可使周圍有限空間內分布大量金屬性蒸汽，使其余沒有接地相產生短路，產生較大的相間短路電流，如本次接地變壓器一二次測電流為477/7155A，從而使保護裝置打出過流報警信號動作，造成大面積停電。間歇放電相最大電流為變壓器負荷電流，如本次故障變壓器一次測C相電流為25A。若接地為實接地，接地相電流應為220V/2×4Ω。如圖1所示，常時間接地運行會造成，單相設備停電，三相設備跑單相而燒損。

因此單相接地故障如不能及時保護動作引起故障實際上就是短路故障，因此變壓器綜保顯示的保護信號為反時限過流保護。

3. 相應措施

為避免變壓器二次側接地造成嚴重事故，可在變壓器中性線上裝設接地電流檢測裝置，用于報警或跳閘。加強配電柜安裝過程中質量監督，防止連接螺栓松動和有異物殘留配電柜中，造成接地事故。

參考文獻：

[1] DL/T 620-1997，交流電氣裝置的過壓保護和絕緣配合[S].

[2] DL/T 621-1997，交流電氣裝置的接地[S].

作者簡介：田玉英，男、電氣工程師、大學、電氣自動化專業，研究方向電氣工程。

蔡翠佳，女、電氣工程師、大學、電氣自動化專業，研究方向電氣工程。

李平杰，女、電氣工程師、大學電氣自動化專業，研究方向電氣工程。

（作者單位：大慶石化公司水氣廠）