發(fā)展性故障引起的220kV主變保護(hù)跳閘策略研究

韋順亮

摘 ?要：從發(fā)展性故障對(duì)主變保護(hù)的影響分析入手，依托一起故障實(shí)例，研究分析了發(fā)展性故障引起的220kV主變保護(hù)跳閘策略。期望能夠?qū)χ髯冞\(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性的提升有所幫助。

關(guān)鍵詞：發(fā)展性故障;主變;差動(dòng)保護(hù);跳閘

近年來，我國(guó)電力系統(tǒng)日趨完善，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，為滿足供電需要，大量電氣設(shè)備都是長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，由此使得故障幾率有所增大。發(fā)展性故障是一類對(duì)電力系統(tǒng)危害性較大的故障，該故障發(fā)生后，會(huì)引起主變保護(hù)跳閘。為解決這一問題，應(yīng)對(duì)故障全面分析，采取有效的策略加以處理。借此就發(fā)展性故障引起的220kV主變保護(hù)跳閘策略展開研究。

1發(fā)展性故障對(duì)主變保護(hù)的影響

當(dāng)主變臺(tái)區(qū)內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，由于受到一些因素的影響，致使故障參數(shù)變化，將會(huì)引起短路電流變化，此時(shí)差動(dòng)電流的波形隨之改變，保護(hù)制動(dòng)。針對(duì)主變短路故障的保護(hù)方式有以下幾種：差動(dòng)保護(hù)、繼電器保護(hù)等，其中差動(dòng)保護(hù)的應(yīng)用較為廣泛，該保護(hù)的動(dòng)作電流約為額定電流的0.2-0.5倍左右，對(duì)匝間短路的保護(hù)效果顯著。發(fā)展性故障是電力系統(tǒng)中較為常見的故障類型，此類故障在開始階段呈現(xiàn)為AN相接地，若是未能及時(shí)處理，故障會(huì)逐步發(fā)展為ABN相間接地故障。

發(fā)展性故障對(duì)二次諧波差動(dòng)保護(hù)的影響體現(xiàn)在如下方面：電力系統(tǒng)中的二次諧波具有周期性變化的特點(diǎn)，在不受外界因素影響的前提下，變化周期約等于1/2基波周期，位于均值以下部分的變化周期約為1/4基波周期，借助1/4基波周期，能夠?qū)收想娏髡_識(shí)別。需要注意的一點(diǎn)是，部分微機(jī)保護(hù)的采樣周期為12，從而使得保護(hù)動(dòng)作時(shí)的判斷次數(shù)變?yōu)檫B續(xù)3次，由此可能引起二次諧波制動(dòng);在電力系統(tǒng)中，任何故障都無法以加快速度的方式持續(xù)發(fā)展，隨著故障發(fā)展速度的降低，二次諧波含量便會(huì)隨之減小，此時(shí)差動(dòng)保護(hù)能夠正確動(dòng)作，但實(shí)際中常常會(huì)出現(xiàn)故障尚未持續(xù)發(fā)展，瓦斯保護(hù)已經(jīng)將之切除的狀況，這樣一來，差動(dòng)保護(hù)便會(huì)拒動(dòng)[1]。

2一起發(fā)展性故障引起的主變保護(hù)跳閘事故

2.1故障現(xiàn)象

220kV變電站在某天夜間，一條35kV的線路受到多次雷擊后，出現(xiàn)接地故障，該線路為小電流接地系統(tǒng)，接地故障發(fā)生后，導(dǎo)致線路中正常的相電壓瞬時(shí)升高，并在達(dá)到一定幅值后，變?yōu)榫€電壓。由相關(guān)資料可知，位于主變35kV側(cè)的A相避雷器服役年限比較長(zhǎng)，雖然也定期維護(hù)，但絕緣還是出現(xiàn)老化的狀況，在多次雷擊接地故障的作用下，致使絕緣被擊穿燒損，進(jìn)而引起主變保護(hù)區(qū)內(nèi)35kV側(cè)A相接地故障。該故障問題出現(xiàn)后，35kV線路再次受到雷擊，發(fā)展為C相接地，故障類型從單處變?yōu)槎嗵幗拥兀纬杀Ｗo(hù)區(qū)內(nèi)和區(qū)外故障環(huán)流，主變達(dá)到差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作定值，保護(hù)跳閘，斷開主變?nèi)齻?cè)斷路器，主變隨之從線路中脫離，轉(zhuǎn)為2#主變?yōu)槿矩?fù)荷供電[2]。

2.2保護(hù)跳閘事故過程

某天夜晚220kV變電站所在地區(qū)突降暴雨，主變差動(dòng)保護(hù)在凌晨0.31分跳閘，三側(cè)斷路器全部跳開，主變從線路中退出，2#變壓器接替主變工作，為站內(nèi)的負(fù)荷供電。主變發(fā)生跳閘故障后，相關(guān)人員在第一時(shí)間趕赴變電站，對(duì)后臺(tái)機(jī)的事故報(bào)文進(jìn)行查看，并調(diào)取錄波圖，通過分析后，得出整個(gè)事故的發(fā)生過程，具體如下：

①站內(nèi)一條35kV的線路發(fā)生三相短路接地，錄波圖顯示該故障為瞬時(shí)性故障，短路電流為29.45A，超出過流Ⅱ段的整定值12.8A，引起Ⅱ段動(dòng)作，斷路器跳開，從合閘隨之動(dòng)作，斷路器成功重合。之后該線路又出現(xiàn)一次三相短路接地，這次的短路電流更大，為30.22A，致使Ⅱ段再次動(dòng)作，斷路器跳開。

②35kV線路重合閘動(dòng)作，斷路器合閘成功，在該線路中C相為永久接地，致使C相再次發(fā)生接地故障。位于主變35kV側(cè)的A相避雷器遭受多次雷擊后被擊穿接地，差動(dòng)保護(hù)的差流為6.058A，超過速斷整定值0.98A，主變差動(dòng)保護(hù)隨之動(dòng)作，三側(cè)斷路器全部跳開，主變退出，由備用變壓器接替主變工作，為站內(nèi)負(fù)荷供電。

③35kV線路的C相發(fā)生接地，故障從最初的單相接地，發(fā)展為三相短路接地，三相短路電流超過Ⅰ段整定值，Ⅰ段動(dòng)作，位于線路出口的斷路器隨之跳開。相關(guān)人員到現(xiàn)場(chǎng)檢查后發(fā)現(xiàn)，主變的第一和第二套差動(dòng)保護(hù)全部動(dòng)作，三側(cè)斷路器處于分閘位置處，三相電壓和保護(hù)動(dòng)作信號(hào)均為正常狀態(tài);對(duì)主變外觀檢查后未發(fā)現(xiàn)異常，三側(cè)斷路器處于分閘的位置處，SF6的壓力正常;A相避雷器對(duì)地放電擊穿，計(jì)數(shù)器燒損，B相和C相的計(jì)數(shù)器未發(fā)生動(dòng)作[3]。

2.3應(yīng)對(duì)策略

通過對(duì)發(fā)展性故障引起的220kV主變保護(hù)跳閘事故分析后發(fā)現(xiàn)，在本次事故中，主變35kV側(cè)為小電流接地系統(tǒng)，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)避雷器發(fā)生單相接地故障時(shí)，并不會(huì)使主變的差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，而若是這個(gè)過程，在保護(hù)區(qū)外的線路發(fā)生相接地故障，則會(huì)導(dǎo)致主變的差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。基于此，可采取如下應(yīng)對(duì)策略：

①要加大對(duì)主變35kV側(cè)的在線監(jiān)測(cè)力度，將監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)放在35kV側(cè)零序電流上，一旦監(jiān)測(cè)到該電流超限，可借助后備保護(hù)，將主變35kV的斷路器跳開，以此來避免接地故障進(jìn)一步擴(kuò)大，影響整條線路的運(yùn)行可靠性。

②針對(duì)主變35kV線路中服役時(shí)間較長(zhǎng)的避雷器，開展定期試驗(yàn)和在線監(jiān)測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果不合格，或是監(jiān)測(cè)到有異常的避雷器時(shí)，應(yīng)及時(shí)予以更換。在編制檢修計(jì)劃時(shí)，將避雷器大修納入其中，所有運(yùn)行周期超過10年的避雷器，應(yīng)當(dāng)在檢修中全面更換，以此來確保避雷器的運(yùn)行穩(wěn)定性，充分發(fā)揮出防雷作用，避免雷擊引起相間短路故障[4]。

3結(jié)論

綜上所述，通過發(fā)展性故障引起的220kV主變保護(hù)動(dòng)作進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，此類故障的初始階段為單相接地，逐步發(fā)展為多相接地，故障影響范圍隨之進(jìn)一步擴(kuò)大，對(duì)線路運(yùn)行造成不利影響。為此，要采取有效的措施對(duì)故障加以處理，確保主變安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]齊以年，胡兵，殷建榮，李玉平，張瑋.一起電容器過電壓保護(hù)誤跳閘的事故分析及優(yōu)化方法[J].供用電，2021（11）：47-53.

[2]劉付永京.一起開關(guān)跳閘機(jī)構(gòu)故障引發(fā)的保護(hù)故障分析及防范[J].電力設(shè)備管理，2021（5）：55-56，78.

[3]陳亮.220 kV線路保護(hù)跳閘事故的原因分析及解決對(duì)策[J].機(jī)電信息，2020（20）：48-49.

[4]高大全，李波，唐大洪.220kV線路-發(fā)變組單元接線中遠(yuǎn)方跳閘保護(hù)的分析與改進(jìn)[J].冶金動(dòng)力，2020（5）：3-5.