一起500kV主變過激磁保護(hù)誤動(dòng)作事件分析

唐云飛

（南方電網(wǎng)超高壓輸電公司曲靖局）

一起500kV主變過激磁保護(hù)誤動(dòng)作事件分析

唐云飛

（南方電網(wǎng)超高壓輸電公司曲靖局）

本文介紹了一起500kV變壓器由于高壓側(cè)電壓互感器二次回路中性點(diǎn)電位出現(xiàn)“零點(diǎn)漂移”現(xiàn)象，從而導(dǎo)致變壓器過激磁保護(hù)誤動(dòng)事件，并分析了導(dǎo)致事件發(fā)生的原因，提出了相應(yīng)防范措施。

變壓器；過激磁保護(hù)；二次回路；中性點(diǎn)電位；零點(diǎn)漂移

0 引言

變壓器由于電壓增高或者頻率降低，將會(huì)出現(xiàn)過激磁狀態(tài)。變壓器過激磁運(yùn)行會(huì)引起鐵心飽和以及勵(lì)磁電流急劇增加，勵(lì)磁電流的波形還會(huì)發(fā)生畸變，產(chǎn)生高次諧波，導(dǎo)致變壓器內(nèi)部損耗增大、鐵心溫度升高。同時(shí)，由于鐵心飽和將會(huì)產(chǎn)生大量漏磁，這些漏磁在導(dǎo)線、油壁等產(chǎn)生渦流，引起局部過熱，會(huì)造成介質(zhì)絕緣損壞以及鐵心變形等。在實(shí)際運(yùn)行中，大容量、超高壓變壓器通過設(shè)置過激磁保護(hù)來確保其安全穩(wěn)定運(yùn)行。與此同時(shí)，變壓器因倒閘操作時(shí)PT切換不到位等原因造成的誤動(dòng)作事件時(shí)有發(fā)生，現(xiàn)就一起典型的由于PT二次回路中性點(diǎn)接地不良導(dǎo)致的主變過激磁保護(hù)誤動(dòng)作進(jìn)行分析，為類似設(shè)備的安全運(yùn)行和事故分析提供借鑒。

1 事件經(jīng)過

2017年4月8日10時(shí)54分45秒，某變電站500kV #3主變第一套過激磁保護(hù)動(dòng)作跳開主變?nèi)齻?cè)開關(guān)。主變跳閘后，繼電保護(hù)人員立即開展保護(hù)動(dòng)作情況分析，通過分析故障錄波、主變保護(hù)動(dòng)作情況、主變本體無異常等現(xiàn)象，判斷為主變第一套過激磁保護(hù)誤動(dòng)。12 時(shí)02 分，當(dāng)值值長向中調(diào)申請(qǐng)退出主變第一套過激磁保護(hù)后恢復(fù)#3主變送電。12時(shí)45分操作結(jié)束，#3主變恢復(fù)正常運(yùn)行。

2 保護(hù)動(dòng)作分析

2.1 過激磁保護(hù)動(dòng)作分析

該變電站#3主變配置2套主保護(hù)，一套非電量保護(hù)。跳閘現(xiàn)場檢查#3主變第一套保護(hù)（SGT756）12223ms高壓側(cè)C相過激磁保護(hù)動(dòng)作跳閘，12288ms高壓側(cè)低電壓保護(hù)動(dòng)作，12289ms低壓側(cè)低電壓動(dòng)作，12298ms高壓側(cè)負(fù)序電壓動(dòng)作，PT斷線燈亮；#3主變第二套保護(hù)（RET521）、非電量保護(hù)（FST-BT500）未動(dòng)作，也無告警信號(hào)；主變故障錄波正常啟動(dòng)。

繼電保護(hù)人員調(diào)取了保護(hù)裝置、故障錄波裝置數(shù)據(jù)。通過分析，主變第一套保護(hù)裝置采集的高壓側(cè)電壓出現(xiàn)了異常，A、C 相電壓異常升高，B相電壓降低。其中保護(hù)裝置錄波顯示高壓側(cè)三相電壓依次為Ua＝64.31V，Ub＝37.78V，Uc＝72.08V（見圖1），C 相電壓（72.08/60.62=1.19倍）達(dá)到動(dòng)作值（過激磁保護(hù)定值整定為：電壓大于1.12倍啟動(dòng)反時(shí)限計(jì)時(shí)），過激磁保護(hù)啟動(dòng)。

圖2顯示，12218ms過激磁保護(hù)動(dòng)作出口，主變第一套保護(hù)裝置采集到的高壓側(cè)三相電壓依次為Ua＝70.40V，Ub＝28.13V，Uc＝74.80V，C 相電壓高達(dá)基準(zhǔn)值的1.23 倍（74.08/60.62=1.23）。（過激磁保護(hù)定值整定為：電壓大于1.25倍，反時(shí)限延時(shí)12s出口。）

2.2 故障錄波圖分析

圖1

圖2

#3 主變用故障錄波器（南京銀山Y(jié)S-89A）在#3 主變跳閘時(shí)，一共錄到3個(gè)波形。

從第一次錄波（圖3）可以看出，電壓異常時(shí)間未達(dá)到過激磁保護(hù)動(dòng)作時(shí)間（過激磁保護(hù)定值整定為：電壓大于1.25倍，反時(shí)限延時(shí)12s出口），所以過激磁保護(hù)未動(dòng)作。

從第二、三次錄波（圖4、圖5）可以看出，#3主變高壓側(cè)電壓異常（A相70.38V，B相28.04V，C相74.43V），持續(xù)約12.4s（過激磁保護(hù)定值整定為：電壓大于1.25倍，反時(shí)限延時(shí)12s出口），第一套保護(hù)過激磁動(dòng)作，跳開主變?nèi)齻?cè)開關(guān)。

2.3 低電壓、負(fù)序電壓元件動(dòng)作分析

高壓側(cè)低電壓、負(fù)序電壓，低壓側(cè)低電壓元件動(dòng)作是在過激磁保護(hù)動(dòng)作出口后的正常動(dòng)作行為。邏輯圖見圖6。

3 現(xiàn)場檢查情況

圖3

圖4

圖5

圖6

#3主變500kV側(cè)電壓互感器有3個(gè)二次繞組，第一個(gè)繞組容量100VA,負(fù)荷有：第一套保護(hù)裝置、電能表、測控裝置、A 套安穩(wěn)裝置、兩套融冰裝置、#3主變套管在線監(jiān)測裝置、故障錄波器、同步向量采集裝置、5111開關(guān)保護(hù)、5112開關(guān)保護(hù)（同期電壓A相）電壓回路共用CVT第一繞組；第二個(gè)繞組容量50VA,負(fù)荷有第二套保護(hù)裝置、B套安穩(wěn)裝置；第三個(gè)繞組為開口三角形繞組，負(fù)荷有故障錄波器。#3主變500kV 側(cè)電壓互感器3個(gè)二次繞組均通過中性線N600 匯集連接到電能表屏屏頂小母線，再由電能表屏屏頂小母線連接到該變電站主控樓220kV保護(hù)室接地（見圖7）。

主變恢復(fù)運(yùn)行后，4月8日19時(shí)至9日2時(shí)，繼電保護(hù)二次人員對(duì)#3主變高壓側(cè)電壓二次回路進(jìn)行了檢查。主要針對(duì)二次回路絕緣是否良好、接線是否牢固、接線是否正確進(jìn)行檢查。檢查結(jié)果：絕緣正常，#3主變500kV側(cè)電壓互感器二次繞組中性線N600至電能表屏屏頂小母線連接螺栓松動(dòng)。為進(jìn)一步核查接線情況，4月10日申請(qǐng)#3主變停電進(jìn)行了詳細(xì)檢查。具體情況如下。

圖7

（1）二次回路電纜絕緣檢查

在#3主變500kV側(cè)電壓互感器端子箱使用MODEL3125 型數(shù)字式絕緣電阻測試儀500V檔進(jìn)行測量，測量結(jié)果絕緣合格。詳細(xì)情況見圖8。

（2）二次回路接線連接是否牢固檢查

4月9日16時(shí)至4月10日13時(shí)，保護(hù)人員對(duì)#3主變500kV側(cè)電壓互感器端子箱內(nèi)及#3主變保護(hù)小室電能表屏電壓回路進(jìn)行檢查，檢查發(fā)現(xiàn)#3主變電能表屏內(nèi)，#3主變保護(hù)用的N600到屏頂與YMN小母線連接螺栓有松動(dòng)現(xiàn)象，并且連接的端子只有墊片，無彈簧墊片（見圖9），其余電纜接線牢固。

圖9

4 誤動(dòng)原因分析

結(jié)合現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)的問題，現(xiàn)場技術(shù)人員進(jìn)行了深入分析，認(rèn)為#3主變500kV側(cè)電壓互感器二次繞組中性線N600至電能表屏屏頂小母線連接螺栓松動(dòng)，導(dǎo)致電壓互感器二次繞組中性點(diǎn)接地不良，中性點(diǎn)電位出現(xiàn)偏移是造成#3主變第一套過激磁保護(hù)誤動(dòng)作的直接原因。第二套過激磁保護(hù)由于用線電壓作為判據(jù)，未造成誤動(dòng)。當(dāng)電壓互感器中性點(diǎn)接地不良時(shí)，中性點(diǎn)電位偏移，出現(xiàn)“零點(diǎn)漂移”導(dǎo)致A、C相電壓升高，B相電壓降低。中性點(diǎn)電壓相位是影響三相電壓升高或者降低的決定因素。

正常運(yùn)行過程中，三相電壓平衡，其矢量圖見圖10。

圖10

當(dāng)電壓中性點(diǎn)電位漂移，從N偏移到N’，導(dǎo)致B相電壓降低，A、C相電壓升高，線電壓幅值不變，其矢量圖見圖11。

圖8

圖11

為進(jìn)一步驗(yàn)證中性點(diǎn)端子松動(dòng)對(duì)保護(hù)的影響，在#3主變第一套保護(hù)裝置退出的前提下，進(jìn)行了模擬試驗(yàn)。4月9 日21 時(shí)12 分，在#3 主變第一套保護(hù)A屏脫開了中性線N600 端子，#3 主變第一套保護(hù)（SGT756 裝置）發(fā)“過激磁告警”信號(hào)，從保護(hù)裝置波形分析，A相電壓升高到62V，B相電壓降低到55V，C相電壓升高到66V，電壓異常波形見圖12。通過試驗(yàn)驗(yàn)證了電壓中性點(diǎn)電位偏移對(duì)相電壓的影響。

第二套過激磁保護(hù)（型號(hào)為RET521）由于使用線電壓作為判據(jù)，中性點(diǎn)電位漂移不會(huì)影響到線電壓的幅值，所以未造成誤動(dòng)。

5 防范措施

1）按照分層分級(jí)原則落實(shí)各級(jí)人員安全生產(chǎn)責(zé)任。在工作中，各級(jí)人員各負(fù)其責(zé)、加強(qiáng)協(xié)調(diào)，以保證安全生產(chǎn)工作各個(gè)環(huán)節(jié)的責(zé)任不缺失，工作不留真空。

2）完善保護(hù)及二次回路全檢作業(yè)表單，加強(qiáng)表單的應(yīng)用。在保護(hù)定檢作業(yè)表單中增加屏頂小母線連接是否牢固檢查項(xiàng)目，對(duì)沒有彈簧墊的螺栓進(jìn)行排查，在停電檢修時(shí)進(jìn)行加裝彈簧墊。

3）驗(yàn)收表單的編寫應(yīng)嚴(yán)密周全，嚴(yán)格按照驗(yàn)收表單開展驗(yàn)收工作。加強(qiáng)對(duì)施工過程及竣工驗(yàn)收的管理。

4）優(yōu)先考慮采用變壓器線電壓作為憑據(jù)的過激磁保護(hù)，當(dāng)出現(xiàn)類似情況時(shí)變壓器過激磁保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)，值班人員有充足時(shí)間排查故障。

5）加強(qiáng)教育培訓(xùn)工作，切實(shí)提高運(yùn)行人員、二次人員現(xiàn)場技能和責(zé)任心。

6 結(jié)束語

此次是根據(jù)主變保護(hù)動(dòng)作情況、主變故障錄波圖以及現(xiàn)場檢查情況綜合分析出變壓器過激磁誤動(dòng)作原因，得出故障是由于變壓器PT二次回路中性線與屏頂小母線連接螺栓松動(dòng)導(dǎo)致中性點(diǎn)電位出現(xiàn)偏移的結(jié)論。為避免類似事故發(fā)生，建議嚴(yán)格落實(shí)各級(jí)人員安全責(zé)任制，完善檢修定檢作業(yè)表單、驗(yàn)收作業(yè)表單，且過激磁保護(hù)的判據(jù)電壓優(yōu)先取線電壓。

[1]耿衛(wèi)星,劉建武,劉春玲,等.變壓器過激磁保護(hù)分析及改進(jìn)[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2009(22).

[2]黃海鯤.一起500kV變壓器過激磁保護(hù)跳閘事件的分析[J].電力與電工,2009(2).

[3]劉亦萍.關(guān)于中性點(diǎn)電位偏移的分析與防護(hù)[J].上海第二工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2005(3).

[4]甘景福.PT二次中性點(diǎn)電位偏移對(duì)繼電保護(hù)方向元件的影響[J].華北電力技術(shù),1998.

[5]#3主變跳閘事件調(diào)查報(bào)告[R].超高壓輸電公司,2017.

圖12

2017-06-02）