一起330kV主變保護跳閘事故原因分析

余聰　趙世昌++王學斌　王軒　車克杉

摘 要：通過一起變壓器空充跳閘事故，結合現場實際情況，對變壓器保護跳閘事故進行認真分析，正確地找出了故障原因并提出了相應的防范措施，為以后變壓器空載充電積累經驗，提高電網運行管理水平。

關鍵詞：變壓器后備保護；跳閘；錄波分析；防范措施

引言

2015年某330kV變電站#3主變投運沖擊變壓器時發生主變跳閘事故，事后檢查發現#3主變高接地阻抗1時限正確動作。主變跳閘事故是由于主變高壓側PT端子箱內PT轉換開關投運時未切至投運位置，導致投運時主變高壓側電壓未能投入所引起，更換PT轉換開關后投運正常。主變投運過程中跳閘事故屢見不鮮，故有必要對此問題進行深入探討，本著四不放過的原則找出跳閘原因，正確改進工作，認真思考防范措施，避免相同事故的再次發生，提高電網運行水平[1-2]。

1 事故動作情況簡述

1.1 動作時刻系統運行工況

圖1為該330kV變電站主接線圖。330kV交流系統為全接線正常運行方式，Ⅰ母帶#1主變#3301開關、#02線路#3310開關運行；Ⅱ母帶#04線路#3312開關運行；Ⅲ母帶#2主變#3302開關、#03線路#3311開關、#01線路#3323開關運行；Ⅳ母為空母線帶#3303開關空沖#3主變。

故障時刻本站一、二次設備運行正常，無任何告警。

1.2 投運前檢查工作

施工單位在#3主變投運前進行的包括高壓試驗（常規試驗及特殊試驗、消磁試驗）均已合格并進行驗收，二次回路及保護裝置校驗（包括定值校驗）均已完成并驗收合格，現場具備投運條件。

1.3 事故動作情況

2015年6月25日18：49：48：522時，在用330kV IV母進行#3主變投運沖擊變壓器時，匯明變#3主變第一套保護裝置保護啟動，經過908ms（相對時間）主變高接地阻抗I時限動作，1030ms（相對時間）主變高壓側3303開關三相跳開。

兩套保護裝置均為南瑞PCS-978T3-G型，兩套保護裝置動作信息和波形均顯示為高接地阻抗1時限動作，其他電氣量保護和非電量保護均未動作。

2 保護動作過程分析

2.1 錄波圖形分析

通過對PCS-978T3-G保護裝置故障錄波波形分析發現，波形報文顯示主變高壓側三相電流及公共繞組電流均為0.176A，高壓側三相電流及公共繞組電流呈不對稱尖頂間斷特性，波形偏向時間軸一側，且在0.5s至1s內有明顯的衰減，初步判定電流為勵磁涌流。同時發現高壓側三相電壓在主變投入后沒有波形顯示，投運后兩套保護裝置均沒有采到電壓。故障錄波波形如圖2、圖3所示。

2.2 保護動作原因分析

通過上述故障錄波電壓和電流波形分析，認定由于其一：主變高壓側PT端子箱內PT轉換開關投運時未切至投運位置，導致主變高壓側電壓未能投入；其二：空充過程中產生勵磁涌流；兩者條件同時滿足后，主變高后備保護“高接地阻抗1時限”動作。

高接地阻抗原件的動作特性如圖4所示。阻抗元件靈敏角固定為80度。

圖中Zp為指向變壓器阻抗整定值，Zn為指向母線阻抗整定值。

本裝置PT斷線閉鎖功能只有在主變高壓側開關合位12s后閉鎖（本次空充跳閘是在高壓側開關投入不到1s，所以裝置不會發PT斷線閉鎖阻抗保護），在裝置沒有采到任何電壓（電壓值為0），同時在主變沖擊時檢測到故障電流，阻抗值在原點附近，符合“高接地阻抗1時限”動作的條件，所以保護正確動作。

3 原因分析及預控措施

3.1 造成主變高側電壓為零的原因

保護人員對保護裝置進行了仔細檢查，發現主變高壓側電壓回路二次接線正確，保護裝置未采到電壓的原因疑似主變高壓側PT端子箱內轉換開關出現微積沙現象，投運時未切至投運位置，導致投運時主變高壓側電壓未能投入。

3.2 勵磁涌流產生的原因

勵磁涌流是由于變壓器空載投運時，鐵芯中的磁通不能突變，出現非周期分量磁通，使變壓器鐵芯飽和，勵磁涌流急劇增大而產生的。變壓器勵磁涌流最大值，可以達到變壓器額定電流的6～8倍，并且跟變壓器容量大小有關，變壓器容量越小，勵磁涌流倍數就越大。

3.3 防范措施

根據現場運行經驗，建議采取以下措施防止此類情況的再次發生：（1）考慮到該變電站運行環境惡劣，需加大力度改善戶外PT端子箱密封措施，防止沙塵等外界因素影響設備正常運行。（2）加強投運工作管理，完善主變投運方案，增加PT轉換開關投運位核查環節。（3）安裝配置勵磁涌流抑制器。通過選擇合閘相位角來抑制勵磁涌流大小，減輕其影響[3-4]。

4 結束語

此次主變投運事故最直接的原因是主變高壓側PT端子箱內PT轉換開關投運時未切至投運位置，導致主變高壓側電壓未能投入，更換PT轉換開關后投運正常。

主變投運在電力系統屢見不鮮，但從未出現過由于PT轉換開關未切至投運位引發事故狀況。此次事故暴露出主變投運方案中還存在一些細節問題，這些問題雖小，卻能引起保護誤動作。建議在今后的工作中要加強對空開、切換把手等關鍵部件的日常檢查和維護，做到設備缺陷和事故隱患及時發現、及時處理。

作為電氣專業人員，更重要的是從這次事故中總結經驗教訓，在以后的類似工作中重點加以防范，特別要注意那些在短時間或一般情況下不容易暴露的問題，提前制定有效的預控措施，從根本上杜絕類似事故的發生，切實維護電網的安全穩定運行。

參考文獻

[1]任業生.一起220kV變壓器保護跳閘事故分析[J].電力系統保護與控制，2008，36（24）.

[2]王克謙，李新.一起500kV變壓器跳閘事件的分析及思考[J].電力系統保護與控制，2009，37（11）.

[3]國家電網公司.國家電網公司十八項電網重大反事故措施[M].北京：中國電力出版社，2005.

[4]魯玉蘭.對主變充電時RCS-931B線路保護動作的分析[J].電力訊息，2014.

作者簡介：余聰（1986-），男，助理工程師，從事電力系統繼電保護及自動化研究與試驗工作。

趙世昌（1982-），男，工程師，從事電力系統繼電保護及自動化研究與試驗工作。

王學斌（1989-），男，碩士研究生，研究方向為二次設備評價試驗技術。