220KV變壓器低壓側(cè)異相兩點(diǎn)接地分析

張偉軍

摘要：220kv變壓器低壓側(cè)異相兩點(diǎn)同時(shí)接地事故較為少見，而不同接地點(diǎn)中一點(diǎn)在變壓器差動(dòng)保護(hù)范圍外、一點(diǎn)在差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)并引起變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘的事例更為少見也更加容易造成誤判。對(duì)220kv電網(wǎng)中的一起典型事故做了詳細(xì)分析，借助故障數(shù)據(jù)描述了事故時(shí)的故障現(xiàn)象，指出了對(duì)于此類故障的分析思路，對(duì)變壓器低壓側(cè)復(fù)雜事故的分析和判斷具有指導(dǎo)意義和參考價(jià)值。

1變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作

2005年4月9日7：03，某山區(qū)變電站一臺(tái)正常運(yùn)行中的220KV自耦變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，跳開主變?nèi)齻?cè)開關(guān)，造成供電負(fù)荷損失。事故變電站電氣接線如圖1所示。

事故后主變保護(hù)裝置動(dòng)作信號(hào)：#1主變保護(hù)屏發(fā)“Ⅰ差動(dòng)”、“Ⅱ差動(dòng)”、“Ⅰ-Ⅱ差動(dòng)”動(dòng)作信號(hào)，操作箱上跳閘指示燈亮，220KV、110KV故障錄波器啟動(dòng)，220KV4846線路保護(hù)啟動(dòng)。

2跳閘原因分析

由于檢查后沒有發(fā)現(xiàn)主變本體有明顯故障點(diǎn)，差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)的主變?nèi)齻?cè)引線等一次設(shè)備也沒有明顯的故障點(diǎn)，維護(hù)人員在對(duì)主變及站內(nèi)其它一次設(shè)備檢查后也未能發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，那么，主變差動(dòng)保護(hù)是誤動(dòng)嗎？根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，參照線路保護(hù)及主變保護(hù)裝置的故障錄波報(bào)告，確定分析思路：①故障發(fā)生在變壓器的哪一側(cè)？②主變?nèi)齻?cè)電壓是否有突變？是否有零序電流？③是單相故障、相間故障還是相間接地短路故障？④找出故障點(diǎn)。

首先，分析4846線路保護(hù)故障錄波報(bào)告，主變跳閘時(shí)4846線路保護(hù)裝置啟動(dòng)，保護(hù)裝置的故障錄波圖反應(yīng)B、C相發(fā)生短路，B、C兩相電流增大，并且B、C兩相電流相位相反，故障持續(xù)時(shí)間約三個(gè)周波60ms。但是線路三相電壓對(duì)稱并且沒有明顯降低，線路保護(hù)未動(dòng)作。據(jù)此可以初步斷定220Kv線路沒有發(fā)生故障，主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作不是由220Kv側(cè)故障引起。

排除了主變高壓側(cè)故障可能性，對(duì)微機(jī)主變保護(hù)裝置的故障錄波報(bào)告進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)：

1）主變保護(hù)裝置錄波報(bào)告顯示主變保護(hù)c相差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，主變差動(dòng)保護(hù)CPU1的錄波數(shù)據(jù)顯示c相差動(dòng)電流3.13A，制動(dòng)電流2.55A，主變A相差動(dòng)電流為0.03A，制動(dòng)電流11.67A，B相差動(dòng)電流為0.14A，制動(dòng)電流為0A。主變差動(dòng)保護(hù)CPU1、CPU2及CPU3的錄波報(bào)告。

2）主變保護(hù)裝置CPU1 CPU2 CPU3的瞬時(shí)值錄波報(bào)告，數(shù)據(jù)反映在主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作瞬間，高壓側(cè)2801開關(guān)A相電流基本無變化，但是B、C兩相電流明顯增大，其中B相電流由正常時(shí)的0.7A增大到5.1A，C相電流由正常時(shí)的0.8A增加到4.5A，并且B、C兩相電流相位相差近180度，故障持續(xù)時(shí)間約60ms，即高壓側(cè)感受B、C相發(fā)生短路。比較可見，主變保護(hù)裝置采樣報(bào)告數(shù)據(jù)與4846線路保護(hù)故障錄波報(bào)告是吻合的，反應(yīng)的故障狀況是一致的。

3）分析主變中壓測(cè)電流瞬時(shí)值數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)主變保護(hù)動(dòng)作跳閘時(shí)，主變中壓測(cè)110KV501開關(guān)三相電流完全對(duì)稱，仍為正常負(fù)荷電流。110KV故障錄波器反映三相電壓也對(duì)稱，沒有異常，因而判斷主變中壓測(cè)110KV系統(tǒng)無故障?？梢酝茢嗟氖?，由于該臺(tái)變壓器中壓測(cè)無電源，因而501開關(guān)不提供短路電流，否則中壓側(cè)B、C相電流在故障時(shí)也應(yīng)該增大。

4）分析主變低壓側(cè)電流瞬時(shí)值數(shù)據(jù)，可有發(fā)現(xiàn)低壓側(cè)35KV301開關(guān)A相電流基本無變化，保持正常負(fù)荷電流。但是B相電流由負(fù)荷電流1.5A增至最大13.9A，同時(shí)C相電流由正常負(fù)荷電流1.6A增至最大2.6A?？梢杂?jì)算出在同一采樣時(shí)刻出現(xiàn)零序電流（差動(dòng)保護(hù)CPU1采樣值）CPU2 CPU3的采樣數(shù)據(jù)反映完全一樣的趨勢(shì)。根據(jù)主變低壓側(cè)B、C兩相電流瞬時(shí)值同時(shí)增大并且相位相同，初步判定主變35Kv側(cè)發(fā)生了B、C兩相兩點(diǎn)同時(shí)接地短路。

5）如果推斷主變35 Kv側(cè)發(fā)生B、C兩相同時(shí)接地短路，那么理論上應(yīng)有Ib3=Ic3，如何解釋B、C兩相電流的數(shù)值大小不等呢？分析認(rèn)為，Ib3與Ic3不等的原因與主變35KV系統(tǒng)接地點(diǎn)位置有關(guān)，定性分析可以確定35KV系統(tǒng)的兩個(gè)接地點(diǎn)中一個(gè)在變壓器差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)部，另一個(gè)在差動(dòng)保護(hù)范圍外部。

定性分析認(rèn)為，主變35KV出線B相的接地點(diǎn)在主變差動(dòng)保護(hù)范圍之外，因此B相的接地電流對(duì)主變差動(dòng)保護(hù)來說只是穿越性電流，由于全部接地短路電流都穿越主變保護(hù)電流B相到CT，因此在保護(hù)錄波圖上反應(yīng)B相電流最大，達(dá)到13.9A但是B相差動(dòng)電流卻近乎為零，因此主變B相差動(dòng)保護(hù)部動(dòng)作。而主變35KV出線C相的接地點(diǎn)在主變差動(dòng)保護(hù)范圍之內(nèi)，因此C相的接點(diǎn)電流對(duì)于主變差動(dòng)保護(hù)來說就是差動(dòng)電流，但是由于另有B相同時(shí)接地，C相CT中的部分接地短路電流被B相接地點(diǎn)分流，因此C相CT測(cè)量到的差動(dòng)電流大大減小，僅有3.13A，然而這個(gè)電流已經(jīng)大于C相差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作電流整定值2A，因此主變C相差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。

事故后對(duì)一次設(shè)備反復(fù)檢查，最終發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)故障點(diǎn)在35KV的B、C相，其中B相故障點(diǎn)在差動(dòng)保護(hù)外，位于35KV出線上，B相線路對(duì)地放電引起短路，所以主變B相差動(dòng)保護(hù)未動(dòng)。C相故障點(diǎn)在差動(dòng)保護(hù)范圍外，位于主變35KV側(cè)套管上，在C相套管底部發(fā)現(xiàn)明顯放電點(diǎn)，主變C相差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作切除故障。

3歷史故障對(duì)上述定性分析的支持

2003年5月26日23時(shí)41分25秒975毫秒，同一變電站的同一臺(tái)主變?cè)谶\(yùn)行中突然跳閘，跳閘信號(hào)顯示主變比率差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，分析錄波數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)主變B相差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘，當(dāng)時(shí)的故障錄波數(shù)據(jù)所示。

事故后技術(shù)人員對(duì)主變本體及相關(guān)線路進(jìn)行仔細(xì)檢查，最終發(fā)現(xiàn)引起主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘的兩個(gè)故障點(diǎn)，一點(diǎn)在主變本體35KVB相避雷器上，檢查發(fā)現(xiàn)B相避雷器燒壞，另外一點(diǎn)在35KV線路A相上，線路對(duì)樹木有點(diǎn)放電，因此確定事故原因是主變35KV系統(tǒng)發(fā)生了A、B兩相異相兩點(diǎn)同時(shí)接地。

4變壓器低壓側(cè)異相兩點(diǎn)接地分析結(jié)論

分析歷史數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)事故時(shí)Ia3電流急劇增大，但I(xiàn)b3電流增發(fā)并不明顯，尤為顯著的是Ia3電流相位和Ib3近乎相同。同樣，進(jìn)一步分析Ib3電流和Ic3電流，可以看出事故時(shí)lb3電流急劇增大，但I(xiàn)c3增大并不明顯，尤為顯著的是Ib3電流相位和Ic3近乎相同。

因此對(duì)主變差動(dòng)保護(hù)而言。當(dāng)中性點(diǎn)不接地的35KV系統(tǒng)發(fā)生異相兩點(diǎn)同時(shí)接地短路并且一點(diǎn)在主變差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)、一點(diǎn)在差動(dòng)保護(hù)范圍外時(shí)，可以斷定低壓側(cè)短路電流相位近乎相同的兩相就是故障相，而且差動(dòng)電流小的那一相的故障點(diǎn)在變壓器差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)部，差動(dòng)電流大的那一相的故障點(diǎn)在變壓器差動(dòng)保護(hù)范圍外部。這一結(jié)論對(duì)分析判斷變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)異相兩點(diǎn)同時(shí)接地短路故障具有指導(dǎo)性意義。