500 kV主變壓器保護動作異常分析

丁 晶，劉汝明

（山東電力集團公司檢修公司，山東 淄博 255000）

0 引言

在500 kV淄川變電站，主變壓器高、中壓側(cè)開關(guān)為三相聯(lián)動，不設置重合閘保護，主變低壓側(cè)不設置斷路器，直接連接到低壓側(cè)母線上。為防止開關(guān)出現(xiàn)三相不一致運行的情況，主變保護設置開關(guān)三相不一致保護，當出現(xiàn)三相不一致情況時，保護裝置通過斷路器輔助接點位置以及零序電流、負序電流來判斷斷路器的非全相運行狀態(tài)，當保護接收到三相不一致開入并且有零序電流或負序電流，經(jīng)一定延時跳開高、中壓側(cè)開關(guān)。

現(xiàn)場主變保護配置情況為：共有3套保護屏，保護屏Ⅰ、Ⅱ均為RCS-978C主保護、保護屏Ⅲ為RCS-974變壓器非電量保護。

1 事故經(jīng)過

淄川變電站500 kV設備為半開關(guān)接線方式，220 kV設備為雙母線雙分段接線方式GIS設備。兩臺主變（2號高壓側(cè)開關(guān)為5021、5022，中壓側(cè)開關(guān)為 202，3號高壓側(cè)開關(guān)為 5012、5013，中壓側(cè)開關(guān)為203）的中壓側(cè)出線分別接于220 kV的A、B兩段母線上。

因發(fā)現(xiàn)2號主變220 kV側(cè)C相GIS出線套管線夾發(fā)熱，22日18：10 2號主變由運行轉(zhuǎn)檢修消缺。次日02：40，2號主變由檢修轉(zhuǎn)運行。送電過程中，合上5021開關(guān)對2號主變充電正常，當合上202開關(guān)時，3號主變中壓側(cè)零序過流保護動作，2號主變高、中壓側(cè)零序過流保護動作，3號主變 5013、5012、203 開關(guān)跳閘，2 號主變 5021、5022開關(guān)跳閘。 現(xiàn)場檢查 5013、5012、203、5021、5022開關(guān)三相均在分位，202開關(guān)A、B相在分閘位置，C相在合閘位置，檢查2號、3號主變外觀無異常。

2 原因分析

檢修人員對故障錄波、主變保護報文級監(jiān)控后臺報文進行分析。從報文綜合分析看：03：27 2號主變202開關(guān)合閘，A、B相合上，C相未能合上，220 kV系統(tǒng)中產(chǎn)生0.53 A的零序電流，7 s后3號主變中壓側(cè)零序過流III段動作，2號主變高、中壓側(cè)零序過流III段動作（零序III段定值0.26 A，時間7 s）。跳開3號主變高、中壓側(cè)開關(guān)及2號主變高、中壓側(cè)開關(guān)（202開關(guān)C相未合上，因而跳開A、B兩相）。202開關(guān)A、B相跳開21 s后，C相合閘。在此過程中2號主變RCS-974非電量保護的三相不一致保護只啟動，未能動作出口。 根據(jù)RCS-974保護三相不一致保護動作邏輯，只要保護收到三相不一致開入，并且零序電流達到定值，不一致保護就會動作。

整個過程中202開關(guān)出現(xiàn)兩次三相不一致的情況。一是202開關(guān)A、B相合上，C相未能合上時。此時零序電流達到0.53 A，大于不一致保護的零序定值，保護未能動作的原因應該是未能收到不一致開入。查閱圖紙發(fā)現(xiàn)，在遙控操作開關(guān)時SHJ動作，其接點接通合閘回路并自保持，在開關(guān)合上后，經(jīng)開關(guān)常閉接點斷開合閘回路。當A、B相合上后，HWJa和 HWJb閉合，TWJa和 TWJb分開，HWJc未能閉合，此時，TWJc被合閘回路短接，也未動作，因而保護未收到不一致開入信號。

第二次不一致是在202開關(guān)A、B相跳開21 s后，C相合上。此時保護收到不一致開入，但由于高壓側(cè)開關(guān)在分位，沒有電流，因而不一致保護不動。檢修人員現(xiàn)場用試驗儀模擬出現(xiàn)的這兩種情況，有不一致開入無電流、有電流無開入的情況下看保護能不能動作出口，實際情況是單獨有這兩種情況下保護均不能動作出口，只有在兩種條件同時具備時才會動作出口。能夠驗證保護動作的正確性。

針對上述分析，檢查的工作重點是202開關(guān)C相未能與A、B相同時合閘的原因。 （在設備停電后檢修人員到達現(xiàn)場之前值班員已經(jīng)拉合開關(guān)幾次均沒有問題）現(xiàn)場將C相開關(guān)機構(gòu)打開，檢查合閘線圈內(nèi)有白色斑點，懷疑在合閘過程中長時間通電，有燒傷情況，但是具體是否影響合閘情況不能確定，更換一個備用合閘線圈后試驗開關(guān)分合也正常。事故產(chǎn)生的原因是由于2號主變中壓側(cè)202開關(guān)在合閘時由于某種原因，只合上A、B兩相，C相未合上，而主變非電量保護由于不能正確收到開關(guān)不一致開入，未能正確動作，導致系統(tǒng)中零序電流滿足2號、3號主變保護零序III段條件，主變保護動作，跳高、中壓側(cè)開關(guān)。 而202開關(guān)在A、B相跳開21 s后，由于C相合閘回路一直導通，C相開關(guān)合上。

3 處理方法

開關(guān)機構(gòu)檢查。檢修人員同設備廠家一起打開202斷路器C相機構(gòu)，檢查其不正確動作的原因。 廠家打開機構(gòu)后未發(fā)現(xiàn)明顯問題，但合閘線圈內(nèi)有燒傷痕跡，懷疑是長期通電導致，為避免在以后運行過程中出現(xiàn)問題，現(xiàn)場對合閘線圈進行了更換。

保護不一致開入回路改進。此次事故暴露出保護裝置不一致開入回路存在一定缺陷，導致開關(guān)三相不一致時，保護不能迅速切除故障，導致事故范圍擴大。為防止類似情況再次出現(xiàn)，經(jīng)主管部門同意，將主變保護的TWJ繼電器斷開與合閘回路的聯(lián)系，改為直接與開關(guān)常閉接點串聯(lián)，這種方式可有效防止跳合閘回路對不一致開入的影響。改后接線如圖1所示。

圖1 更改后的接線圖

4 結(jié)語

斷路器設備質(zhì)量不過關(guān)，在合閘過程中，出現(xiàn)非全相情況，導致事故發(fā)生。應要求廠家深入分析原因，拿出可行方案，對現(xiàn)存類似設備進行隱患排查改進，避免此類情況的出現(xiàn)。

保護開關(guān)三相不一致開入回路的設計存在問題，在合閘回路長期帶電的情況下，不一致開入未能正確開入，導致保護不能迅速切除故障。為避免此類情況再次出現(xiàn)，在設計時建議TWJ繼電器直接取斷路器常閉輔助接點判斷跳閘位置。