主變平衡繞組故障引起差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的分析

鮑有理，劉春光

（1.無(wú)錫供電公司，江蘇無(wú)錫214061；2.江陰供電公司，江蘇江陰214000）

1 事故簡(jiǎn)要情況

某日16時(shí)13分04秒，220kV某變2號(hào)主變2套差動(dòng)保護(hù)均動(dòng)作，跳開(kāi)主變?nèi)齻?cè)開(kāi)關(guān)。主變?nèi)萘繛?80/180/90 MV·A，上海AREVA變壓器有限公司生產(chǎn)，聯(lián)結(jié)組別為YNa0yn0+d（如圖1所示）?，F(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)平衡繞組的引出樁頭接地，短路故障導(dǎo)致主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。

圖1 YNa0yn0+d變壓器接線組別示意圖

2 平衡繞組及其樁頭

平衡繞組又叫穩(wěn)定繞組，在星形-星形聯(lián)結(jié)或星形-曲折形聯(lián)結(jié)的變壓器中，為減少星形聯(lián)結(jié)繞組的零序阻抗而專門設(shè)計(jì)的一種輔助的三角形聯(lián)結(jié)的繞組。此繞組只有在三相不連接到外部電路時(shí)，才稱穩(wěn)定繞組[1]。平衡繞組能夠滿足星形-星形聯(lián)結(jié)的變壓器正弦波形經(jīng)傳變后依然是正弦波的要求。很多廠家將變壓器的平衡繞組先三相環(huán)接后僅引出頭、尾2個(gè)樁頭，這2個(gè)樁頭人工短接并接地；AREVA變壓器將平衡繞組三相環(huán)接后，引出三相的3個(gè)樁頭作為測(cè)試?yán)@組的直流電阻之用，并采取B相接地的措施，主變平衡繞組三相套管平面布置如圖2所示，Ta，Tb，Tc為三相的3個(gè)引出樁頭。

圖2 主變平衡繞組三相套管平面布置圖

3 主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作行為及提取的波形

平衡繞組故障時(shí)，2號(hào)主變2套比率差動(dòng)保護(hù)、工頻變化量差動(dòng)均動(dòng)作。三相差動(dòng)電流A相1.5Ie、B相2.02 Ie、C相1.8 Ie，主變差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)門檻值為0.65 Ie，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作正確。

在故障始發(fā)至10ms內(nèi)高壓側(cè)B相電流幅值近乎A，C兩相電流幅值之和，且B相電流角度與A，C兩相電流角度相反。10ms以后，故障電流增大并呈三相故障電流狀態(tài)。故障始發(fā)至切除時(shí)間大約60ms。

4 現(xiàn)場(chǎng)檢查及分析

現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)2號(hào)主變平衡繞組三相引出線套管及樁頭熱縮套破裂并有大電流放電痕跡。平衡繞組引出樁頭Ta高壓套管表面放電和灼傷痕跡嚴(yán)重,引出樁頭Tc，Tb高壓套管表面有放電和灼傷痕跡（圖3）。本體瓦斯繼電器二次電纜護(hù)套管固定綁扎線（塑料材質(zhì)）脫落，護(hù)套管松動(dòng)并有明顯放電和灼傷痕跡。當(dāng)時(shí)正是雷暴雨天氣，本體瓦斯電纜護(hù)套管在大風(fēng)的作用下斷裂脫落舞動(dòng)，護(hù)套管與平衡繞組Ta套管瓷裙間放電拉弧，引發(fā)T1，T2，T3三相樁頭放電，引起2號(hào)主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘。

5 理論分析

引發(fā)故障的原因清楚后，如何正確理解差動(dòng)保護(hù)的故障電流波形必須進(jìn)行理論分析。該變電站主變的中壓側(cè)、低壓側(cè)均無(wú)電源，能夠提供故障電流的只有高壓側(cè)電源。所以聯(lián)結(jié)組別為YNa0yn0+d，三角形側(cè)兩相短路故障時(shí)也可以等效為圖4的Y0/△-11聯(lián)結(jié)組別進(jìn)行分析。由于平衡繞組的B相樁頭已經(jīng)強(qiáng)制接地，A相樁頭由于電纜護(hù)套管放電接地，形成變壓器三角形側(cè)AB兩相短路故障，該故障電流可以分解為正序和負(fù)序電流[2]，經(jīng)△-Y轉(zhuǎn)變后，正序和負(fù)序電流分量在高壓側(cè)形成的故障電流有這樣的結(jié)論：B相電流的幅值是A，C兩相電流幅值的2倍，角度相差180°，見(jiàn)圖5。

圖4 Y0/△-11聯(lián)結(jié)組別三角形側(cè)兩相短路模型

圖5 △側(cè)AB兩相短路故障時(shí)Y側(cè)的三相故障電流

6 結(jié)束語(yǔ)

這是一起較為少見(jiàn)的由于平衡繞組故障引起主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作案例，通過(guò)理論分析結(jié)合對(duì)差動(dòng)保護(hù)高壓側(cè)故障電流波形研究，可以推斷出整個(gè)故障過(guò)程：由于雷暴雨天氣影響，本體瓦斯電纜護(hù)套管在大風(fēng)的作用下斷裂脫落后發(fā)生擺動(dòng)，護(hù)套管與主變平衡繞組Ta樁頭套管瓷裙間放電拉弧形成接地。由于平衡繞組Tb樁頭強(qiáng)制性接地，導(dǎo)致平衡繞組發(fā)生了AB相間故障。主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，AB相間故障10ms后，惡劣的天氣使電弧對(duì)Tc樁頭放電造成平衡繞組發(fā)生了三相故障，主變差動(dòng)保護(hù)經(jīng)23ms動(dòng)作出口，60ms后主變?nèi)齻?cè)開(kāi)關(guān)跳閘切除故障。

[1] 輸變電常用標(biāo)準(zhǔn)匯編變壓器卷[M].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2001.

[2] 賀家李.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與實(shí)用技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009.