一起線路故障引起變電站主變全停的原因分析

張 強 吳紹武 史 達

（江蘇省電力公司淮安供電公司，江蘇 淮安 223002）

一起線路故障引起變電站主變全停的原因分析

張 強 吳紹武 史 達

（江蘇省電力公司淮安供電公司，江蘇 淮安 223002）

某變電站35kV線路發生短路故障，引起該變電站兩臺運行主變全停，全站失電。通過現場檢查及故障錄波圖，對線路故障而主變保護動作的原因進行了分析，并提出了針對性的建議，以保證系統設備的安全運行。

繼電保護；短路故障；主變；定值整定

1 事故情況介紹

2013年8月18日某35kV變電站進線電源線路故障，該站外橋斷路器保護動作跳閘后，1#、2#主變后備保護動作，1#、2#主變全停，造成全站失電。

2 事故前運行方式

變電站主接線如圖1所示，主變高壓側為外橋接線，301、302、310斷路器運行，1#、2#主變運行，321衛朱線為該變電站的主供電源，外橋 310斷路器有穿越功率，336衛施線為對側35kV變電站供電，10kV母線為單母線接線，112、113、114線路運行。

3 事故經過

2013年8月18日17時15分34秒，35kV變電站進線電源線路故障。故障后，變電站外橋 310斷路器保護過流Ⅰ段動作，310斷路器跳閘。17時15分 35秒，1#、2#主變高、低后備過流Ⅰ、Ⅱ段t1、t2同時動作，跳開 301、101、302、102開關，1#、2#主變全停造成全站失電。一次系統主接線圖如圖1所示。

圖1 一次系統主接線圖

4 保護動作分析

4.1 保護定值整定

外橋 310斷路器的定值整定見表 1。1#、2#主變高、低后備保護的定值整定情況相同，見表2。

表1 外橋310開關保護定值

表2 1#、2#主變后備保護定值

4.2 保護動作行為分析

故障發生時310開關及1#、2#主變高、低壓側的故障電流有效值見表 3。外橋 310斷路器的故障錄波如圖2所示，A、B兩相電流反相，進一步分析圖中故障電壓、電流的相位關系后發現310開關的Ⅰ段母線側發生了A、B兩相接地短路故障，現場檢查35kVⅠ段母線未發現故障點，因此故障點應在站外線路上。故障電流二次有效值達到 26A，大于保護動作定值14.5A，保護動作跳開310開關。圖3—圖6分別為故障發生時1#、2#主變高低壓側故障電壓、電流錄波圖。從圖中可見，1#主變高壓側站外線路上發生了AB相間短路故障，主變高壓側二次電流有效值達到9.7A，低壓側二次電流有效值達到4.0A，均大于后備保護動作定值，由于兩臺主變后備保護定值設置完全相同，因此1#、2#主變同時動作跳閘，全站失電。

表3 故障發生后電流有效值

圖2 310保護測控裝置錄波圖

圖3 1#主變高壓側錄波圖

圖4 1#主變低壓側錄波圖

圖5 2#主變高壓側錄波圖

圖6 2#主變低壓側錄波圖

圖7所示為 1#主變高、低壓側 故障電壓電流相位關系圖，從圖中可見，1#主變高壓側電流 IAH滯后于 UAB的相位大于 180°，表明故障電流是從主變流向母線，1#主變低壓側 B、C兩相電流同相位且大小相等，與A相電流反相且為A相電流的一半，表明高壓側發生了AB相間短路故障，低壓側電流IAL與電壓UCL的相位關系，則表明故障電流經低壓側流向高壓側。對2#主變故障量進行向量分析后可以發現，1#主變高壓側 AB相間短路故障對于1#主變是反方向故障，對于2#主變是正方向故障，即故障電流流經的路徑為：35kV 321衛朱線→2#主變高壓側→2#主變低壓側→1#主變低壓側→1#主變高壓側→35kV 336衛施線A、B兩相故障點。

圖7 1#主變高低壓側故障電壓電流向量圖

因此，本次故障發生過程為35kV站外336衛施線由于雷擊等原因發生 A、B兩相短路，短路電流大于310開關過流保護定值（這時1#、2#主變高、低壓側沒有故障電流流過），因此由延時的310過流Ⅰ段保護動作跳開310開關。一般來講，對變電站兩臺變壓器并列運行的情況，其高、低壓側過流保護均采用以較短時限跳母線分段，以較長時限跳變壓器兩側開關。因此，310開關跳開后1#、2#主變仍在運行，且低壓側為單母線接線，這樣故障電流經1#、2#主變串聯回路繼續流向故障點，因串聯了兩臺主變短路阻抗后的整個回路的阻抗大大增加，

因此故障電流降至主變后備保護動作區，經延時1#、2#主變高、低壓側后備保護動作切除故障。

4.3 改進措施

本次故障發生的變電站低壓側為單母接線，且該站在保護配置上以較短時限跳母線分段，以較長時限跳變壓器兩側開關造成分段 310開關跳開后1#、2#主變仍在運行，1#主變高壓側站外線路上發生AB相間短路故障，根據選擇性1#主變高后備保護動作隔離故障點，而定值整定上沒有考慮該變電站實際的接線方式將兩臺變壓器的后備保護定值整定的完全一樣，造成無選擇性跳閘而全站失電，為了避免類似故障的再次發生，可以從以下3個方面進行整改。

1）該變電站主要為居民負荷供電，考慮到變壓器的容量及負荷情況，在雷電多發季節，可以調整該站運行方式，1#主變熱備用，2#主變運行，這樣在不調整定值的情況下可以避免類似故障的再次發生。

2）321衛朱線是該站的主供電源，其線路保護由對側220kV朱橋變的35kV出線配置，而336衛施線對側 35kV變電站高壓側為內橋接線，運方為進線備投，衛施線是其備用進線電源，正常情況下，衛施線上無負荷電流。因此針對此次故障，若不改變該站運行方式，兩臺主變并列運行時，為了兼顧保護的靈敏性及選擇性，可調整兩臺主變后備保護動作時間，1#主變后備保護動作時間整定保持不變，將2#主變高、低后備過流保護時間延時調整為2.5s。當衛施線再次發生接地短路時，1#主變后備保護先動作切除故障，2#主變帶負荷運行，不影響正常供電，而當衛朱線發生故障時，對側線路保護動作切除故障，1#、2#主變后備保護的差異化配置不會影響跳閘快速性。

3）改變該變電站一次接線方式，低壓側母線增加分段開關，兩臺主變分列運行，衛施線發生接地故障，310母聯跳閘后1#主變停運2#主變運行，減小了停電范圍，雖然損失部分負荷，但這種接線方式可以避免既有接線下低壓側母線故障造成的全站失電。

5 結論

線路發生相間短路故障，故障電流達到保護動作定值，保護動作行為正確。

本次事故中出線故障引起繼電保護裝置無選擇性跳閘，導致全站失電，負荷損失。本文從調整運方、定值整定、改善一次接線方式3個方面提出了改進措施，以便當類似故障再次發生時，有效隔離故障點，縮小停電范圍。

在日常的檢修維護工作中，應加強對類似接線變電站的巡視檢查，發現類似問題應及時整改，降低運行風險，以保證電網的安全平穩運行。

［1］韓禎祥，吳國炎.電力系統分析［M］.杭州：浙江大學出版社，1997.

［2］高中德，舒治淮，王德林，等.國家電網公司繼電保護培訓教材［M］.北京：中國電力出版社，2009.

［3］孫國凱.電力系統繼電保護原理［M］.北京：中國水利水電出版社，2002.

Cause Analysis of Substation Main Transformer Failure Caused by Line Fault

Zhang Qiang Wu Shaowu Shi Da
（Jiangsu Power Grid Corporation Huaian Power Supply Company，Huai'an，Jiangsu 223002）

The transmission line of a substation occur a 35kV short-circuit fault which causes the two main transformer of the substation to stop operation.Through inspection of fault place and recorded fault data，the paper analyses the cause of the action of the main transformer protection caused by line fault，and gives some specific recommendations in order to ensure the safe operation of the system equipment.

relay protection； short circuit fault； main transformer； protection fixed value setting

張 強（1985-），男，江蘇泗陽人，研究生，工程師，主要從事變電檢修一、二次的研究工作。