某110kV變電站主變壓器差動保護動作分析

左鵬+向霞+周宇欣

摘 要：詳細介紹了一起110kV變電站因短路故障造成主變差動保護動作跳閘的實例，描述了事故處理的全部過程，對事故原因進行了分析，并提出了防范及改進措施，力求對變壓器的運行和維護工作起一定的指導作用。

關鍵詞：變壓器；差動保護；軟連接；相間故障；故障處理

中圖分類號：TM407 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）10-0141-02

變壓器是電力系統中重要的電力設備之一，變壓器發生故障將對電力系統的安全穩定運行及供電可靠性造成極大的影響，做好變壓器的事故處理及日常運行維護工作尤為重要。本案例從變電運維的角度出發，總結了一起變壓器差動保護動作跳閘事故的處理過程，并針對此類事故提出了防范措施。

2017年01月31日21時21分，孝感供電公司某110kV變電站主變低壓側套管相間短路放電，造成主變差動保護動作，主變三側開關跳閘，造成兩座35kV變電站及六條10kV出線失壓。

1 事故變電站概況

該站有40MVA三相油浸自冷式變壓器一臺（SSZ9-40000/110），主變三側均為單母接線方式。事故發生前，主變110kV側01開關接#1母運行；35kV側31開關送35kV#3母線，35kV兩回出線接#3母線運行；10kV側51開關送10kV#5母線，10kV六回出線及所變接#5母線運行。

2 故障經過

2017年01月31日21時21分，該變電站#1主變WBH-812A/R1變壓器保護裝置比率差動保護動作出口，主變三側開關跳閘。35kV#3母線及兩條出線失壓；10kV#5母線、所變及六條出線失壓。

3 故障排查及處理情況

3.1 現場情況檢查

運行人員接到通知后，立即趕往該變電站檢查，主控室內警鈴喇叭響，控制屏“差動保護動作”光字牌亮，1號主變三側斷路器綠燈閃光，1號主變三側負荷指示為零。主變WBH-812A/R1變壓器保護裝置“跳閘”紅燈亮，動作報文如下：

2017-01-31 21：21：20 525ms啟動

1 比率差動保護 24ms—>

報告量值：

1 A相差動電流 1.134A

2 B相差動電流 1.137A

3 C相差動電流 0.007A

4 A相制動電流 1.167A

5 B相制動電流 1.061A

6 C相制動電流 0.111A

7 第1側A相電流 1.167∠000A

8 第1側B相電流 1.061∠181A

9 第1側C相電流 1.111∠163A

現場檢查1號主變110kV側01開關、35kV側31開關、10kV側52開關確在斷開位置，對站內一次設備仔細排查后發現：1號主變10kV套管A、B相軟連接處均有放電灼傷痕跡，主變上部10kV套管處有一具黃鼠狼尸體，1號主變本體、調壓油位正常、瓦斯繼電器內部正常，引線上無漂浮物懸掛。01、31開關、CT及機構箱無異常情況、51開關柜內無異常情況。其他一次設備、瓷質部分無損傷、放電現象和放電痕跡。初步判斷為黃鼠狼爬上1號主變，造成1號主變10kV套管A、B相相間短路放電，引起主變差動保護動作出口跳閘。

3.2 應急處理措施

對35kV側損失負荷進行計算后，縣調分別于21時35分、21時42分成功將失壓的兩座35kV變電站負荷轉移。運行人員到達變電站后，立即合上事故照明電源，檢查蓄電池運行狀況，確保能夠提供可靠的事故照明、保護裝置、開關分合及控制的直流操作電源；合理分配人員檢查現場一、二次設備，查找故障點，隨后將現場詳細檢查情況及初步判斷故障原因匯報調度及相關部門。由運行人員斷開10kV各出線開關，使用相應電壓等級的絕緣令克清理現場小動物尸體，并申請將1號主變及三側開關轉檢修。

3.3 隔離故障點

依據調度令將1號主變及三側開關轉檢修，主要倒閘操作步驟如下：推上主變中性點017接地刀閘→檢查01、31、51開關確在斷開位置→拉開012、011刀閘→拉開311、312刀閘→將51開關小車拉至試驗位置→在1號主變三側驗電接地→在01、31開關兩側驗電接地→退出1號主變跳其他開關保護壓板。最后做好相關安全措施待檢修班組進行檢修及試驗。

3.4 檢修試驗

修試班對1號主變本體進行了絕緣電阻、直流電阻、介損測試等，各項測試結果均正常。差動保護接線、整定值無誤，二次回路檢查正常，初步判斷1號主變本體無異常；高試班對1號主變進行了繞組變形試驗，主變高、中壓側繞組波形正常，低壓側繞組有輕微變形，但不影響繼續使用。

3.5 恢復送電

檢修試驗結束后，運行人員與調度及監控班配合，于2017年2月1日00時32分，對1號主變進行試送，試送成功后依次恢復站用電及10kV各出線供電，35kV側恢復正常運行方式。恢復送電后，運行人員對全站設備再次進行了全面的檢查，包括繼電保護裝置狀態，監控后臺機系統，各開關位置狀態，母線電壓及負荷情況，確保站內設備均正常運行。

4 保護動作分析

三繞組變壓器差動保護范圍為主變三側開關CT以內，主要用來保護主變本體及其三側進出線上發生的各種相間短路故障。從該變電站事故的保護動作行為、故障現象、試驗結果三方面來看，本次事故為小動物造成的1號主變10kV側套管AB相軟連接處相間短路，為主變差動保護區內故障，故障電流大于整定值0.5A，保護正確動作。

5 防范及改進措施

為了防范此類事故的發生，在以后的運行工作中，要切實做好冬季“四防”工作，重點做好防止小動物的措施。同時，針對此次事故，我們提出了以下三種防范改進措施：

（1）對母線排和主變套管間的軟連接處使用橡膠絕緣護套進行包扎。軟連接處如圖2所示，為鍍錫銅編織線壓制而成，具有良好的導電性和延展性，用于降低母線連接處的發熱損耗，防止套管因母線排熱漲冷縮而受力。但由于軟連接導電性好、距離近且無絕緣處理，很容易因小動物攀爬造成短路，因此，為其裝設絕緣護套能有效防范此類事故發生。（2）將軟連接處水平移位排列。可采取不同的排列方式將A、B、C三相的軟連接錯開一定距離，這樣能夠有效降低小動物同時接觸兩相導電處的幾率，避免相間短路。（3）使用帶電注涂絕緣層機器人對軟連接處進行絕緣噴涂。使用本公司科研項目組自行研發的一款新型實用帶電作業機器人，能夠實現設備不停電條件下清掃、注涂絕緣材料的功能。其工作原理為：通過無人機或施工人員手持絕緣棒掛至工作位置，隨后清掃刷、涂料注頭，紫外燈罩閉合，通過地面控制系統調節機器人清潔、移動、注涂、固化等作業，通過各部件協調配合，實現特定厚度的絕緣層自動注涂作業。

對上述三種改進措施進行比較：

（1）橡膠絕緣護套：

優點：工藝簡單，成本低，經濟性好。

缺點：需停電，易老化，后期需維護更換。

（2）軟連接錯位排列：

優點：從根源上消除隱患，防范同類事故發生，無后期維護成本。

缺點：需停電，更換設備耗時耗力，無成熟設備，需設計部門與基建施工單位協調，在設備安裝初期預訂。

（3）機器人注涂絕緣層：

優點：可帶電進行，不受環境約束，改造效率高，大大節省了人力物力。

缺點：產品未推廣，成本較高。

根據對改進措施特點的對比，提出了三種實施方案：

（1）根據不同電壓等級母線排軟連接規格，訂制不同的橡膠絕緣護套，在主變短時間停電檢修時，裝設橡膠絕緣護套。（2）新建變電站或設備改造時，聯系設計部門與基建施工單位，更換主變三側母線排，改變軟連接的排列方式。（3）購買一定數量的帶電注涂絕緣材料機器人，配合巡視維護周期，制定設備絕緣化改造計劃，對各變電站裸露的軟連接做絕緣處理。

6 結語

本文通過一次110kV變電站1號主變壓器差動保護動作發現和處理過程，分析了差動保護的動作原因并制定了詳細的防范措施。可為類似事故的處理和預防起到借鑒作用，從而進一步保證電力設備的安全穩定運行，保障電力系統的供電可靠性。