一起220kV變壓器中性點故障原因分析

唐理壯

（國網重慶大足區供電有限責任公司，四川　重慶　402360）

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一起220kV變壓器中性點故障原因分析

唐理壯

（國網重慶大足區供電有限責任公司，四川重慶402360）

摘要：本文主要對某220kV變電站#2主變新投，在完成最后一次充電后，操作人員拉開220kV側中性點接地刀閘（#1主變中性點接地，空載運行）。拉開瞬間，刀閘動靜觸頭之間產生電弧，并隨刀閘電動機構的行進持續燃弧，直至刀閘分開一定距離后，電弧熄滅。刀閘完全拉開后主變聲音異常變大，同時發現主變10kV側C相避雷器冒煙，隨即停運#2主變。基于此，針對這些故障進行原因分析。

關鍵詞：變壓器；故障原因；220kV

1　故障情況分析

經現場檢查發現：#2主變10kV側C相避雷器擊穿；# 2主變220kV側B相避雷器動作2次，1mA直流參考電壓下降40%以上，泄露電流超過200μA。#2主變10kV側C相管母絕緣電阻明顯下降，懷疑導體與屏蔽層間絕緣已擊穿。

2　系統監測及設備試驗情況

2.1故障錄波分析

現場故障錄波分析認為：①主變在數次充電合閘以及拉開中性點時均出現零序電流，且高壓B相無電流信號，初步判斷高壓B相存在缺相的可能；②合閘充電瞬間由高壓A、C相提供主變勵磁電流，B相缺相，無空載勵磁電流輸入，導致三相電流不平衡，從而產生零序電流，建議對該主變高壓側總路開關進行全面檢查［1］。

2.2序量分析

主變高壓側各相電壓相量關系正常，各相電流滯后電壓90°，但B相電流缺失。

2.3諧波分析

主變拉開刀閘瞬間產生多次諧波，以2、3、4、5和6次諧波為順序，諧波量依次遞減。

2.4現場設備試驗情況

對2#主變高壓側母線及出線進行通斷及絕緣電阻測試，測試結果如下：①通斷測試，操作斷路器處于分、合位，高壓B相通斷測試均顯示為斷開狀態，A、C相通斷測試結果正常；②絕緣電阻測試（5kV），操作斷路器處于分、合位，高壓B相絕緣電阻均顯示為17.8GΩ；③通過逐步縮小測量范圍，最終判定高壓B相2026隔離刀閘未合上。

打開高壓B相2026隔離刀閘氣室，發現刀閘傳動機構絕緣導桿破損，無法傳動動觸頭分合［2］。

3　故障原因理論分析

3.1穩態分析

中性點拉開前,如圖1所示。

圖1 變壓器接線

運用對稱分量法分析，中性點拉開后，變壓器接線方式為YYn0D11，高壓B相繞組失壓，中性點偏移，對地電壓為UA和UC矢量和的一半，即正常相電壓的一半，如圖2、3、4、5和圖6所示。

圖2 對稱分量法

圖3 對地電壓UA和UC

圖4 高壓側電流相量

圖5 高壓側電壓相量

圖6 低壓側電壓相量

圖7 中性點拉開后主變高壓側電壓

圖8 中性點拉開后主變中壓側電壓

3.2暫態分析

中性點過電壓：變壓器缺相運行后，高壓中性點與地之間有零序電流通過，同時拉開過程中產生電弧，操作中性點相當于切除電弧電流和零序電流。根據切除空載變壓器過電壓理論，開斷電弧電流和零序電流相當于開斷小容量的感性負荷，如圖7、8、9所示。

圖9 中性點拉開后主變低壓側電壓

由于中性點刀閘不具備滅弧能力，且電動機構行程緩慢，造成持續燃弧，電弧由A、C相提供能量。根據研究表明，在開斷小電流時，勵磁電流往往在過零前被強制截斷。電流突然截斷，在繞組電感L上產生壓降L×di/dt極大，從而形成過電壓，如圖10、11、12所示。

圖10 暫態過程等值電路圖

圖11 切除空載變壓器典型過電壓波形

過電壓的傳遞：中性點過電壓具有零序電壓的性質，并通過電容耦合傳遞到低壓側，如圖13。

圖12 中性點暫態過電壓仿真波形

圖13 電容耦合

4　結論

一是高壓B相避雷器動作是由于中性點過電壓導致端部電壓升高，從而再次避雷器動作。避雷器動作兩次是由于中性點電弧重燃導致。二是低壓側c相避雷器動作是由于傳遞過電壓導致，c相工頻電壓比a、b相大1倍，被擊穿概率更大。

高壓B相動作時間未知，因此其動作可能由于充電合閘引起，但本文認為空充變壓器引起過電壓導致避雷器動作的可能性較小，但不排除。

參考文獻：

［1］陸國俊.110kV和220kV變壓器中性點過電壓保護方式的選擇［J］.廣東電力，2003，16（1）：20-22

［2］陳銳，王書友，張德廣.110kV和220kV變壓器中性點過電壓及保護分析［J］.變壓器，2013，50（1）：33-37.

中圖分類號：TM772

文獻標識碼：A

文章編號：1003-5168（2016）02-0129-03

收稿日期：2016-01-28

作者簡介：唐理壯（1983-），男，本科，工程師，研究方向：繼電保護/調度通信自動化。

Cause Analysis of Neutral Point Fault of 220kV Transformer

Tang Lizhuang
（Its Dazu County of Chongqing Area Power Supply Co.Ltd.,Chongqing Sichuan 402360）

Abstract:This paper mainly on a#2 transformer substation 220kV new cast,after the completion of the fi?nal charge,the operator opened the 220kV side of the neutral point grounding tool(#1 main transformer neutral point grounding,no-load operation).In the moment,the arc was generated between the knife gate and the moving contact,and the electric mechanism of the knife gate electric mechanism continues to burn,until the knife gate was separated from a certain distance,the arc was extinguished.After the knife gate was completely open,the main abnormal sound became large,and found that the main transformer 10kV side C phase arrester smoke,then stopped the main transformer#2.Based on this,the causes of these failures were analyzed.

Keywords:transformer;failure cause;220kV