220kV主變跳閘及35kV母線失壓事故分析及防范措施

楊 鑫 黃佳林 陳 懿

（國網(wǎng)上海市電力公司超高壓分公司）

0 引言

220kV主變?cè)陔娏ο到y(tǒng)電力變換中處于重要的地位，電壓等級(jí)高、容量大的變壓器，一旦發(fā)生故障，將造成重大影響，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)爆炸，對(duì)附近居民社會(huì)生活以及企業(yè)發(fā)展帶來十分嚴(yán)重的后果。為保證變壓器長期安全穩(wěn)定運(yùn)行［1-4］，降低變壓器故障發(fā)生，提高變壓器運(yùn)維質(zhì)量，防止設(shè)備事故，避免重大經(jīng)濟(jì)損失具有極為特殊的意義。

1 系統(tǒng)運(yùn)行方式介紹

變電站220kV為雙母線帶旁路接線方式［5-6］，220kV母聯(lián)合位雙母線并列運(yùn)行，35kV母線分段運(yùn)行。2號(hào)主變220kV副母運(yùn)行容量為150MW，35kV側(cè)分別送三、四段母線。故障時(shí)該變電站未許可工作票，未執(zhí)行倒閘操作票。

2 事故簡況及原因分析

2.1 事故簡要過程

2022年11月10日14：10：57.639，220kV變電站2號(hào)主變第一、二套接地變零序過流I段保護(hù)動(dòng)作，2號(hào)主變35kV三、四段開關(guān)分閘；2號(hào)主變第一、二套接地變零序過流II段動(dòng)作，2號(hào)主變220kV開關(guān)分閘；二／三段分段自切零序后加速動(dòng)作，三段母線失壓。具體保護(hù)動(dòng)作情況見表1。

表1 保護(hù)動(dòng)作情況

2號(hào)主變第一、二套接地變零序過流I段保護(hù)動(dòng)作，2號(hào)主變35kV三、四段開關(guān)分閘，故障點(diǎn)未切除，35kV三段母線出線張啦3G384、張績3G381線路保護(hù)啟動(dòng)；0.5s后2號(hào)主變第一、二套接地變零序過流II段動(dòng)作，2號(hào)主變220kV開關(guān)分閘，故障電流切除。2號(hào)主變35kV三、四段開關(guān)分閘后，0.3s后低壓側(cè)分段自切動(dòng)作，其中35kV四／五段分段自切成功，35kV四／五段分段合閘，四段母線恢復(fù)供電；35kV二／三段分段自切保護(hù)動(dòng)作，35kV二／三分段開關(guān)合閘，0.5s后35kV二／三段分段自切零序后加速動(dòng)作（整定時(shí)間為4.5s，自切后加速先于線路零流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間1s），35kV二／三分段分閘。

運(yùn)維人員現(xiàn)場(chǎng)排查故障點(diǎn)發(fā)現(xiàn)2號(hào)主變35kV電纜頭C相接地故障，張啦3G384、張績3G381有保護(hù)啟動(dòng)記錄。

2.2 主要繼電保護(hù)動(dòng)作情況及故障錄波器分析

2號(hào)主變跳閘事故過程中主要繼電保護(hù)動(dòng)作情況如下表2所示，事故過程中2號(hào)主變第一、二套保護(hù)以及非電量保護(hù)都動(dòng)作，接地變零流I、II段動(dòng)作，兩次故障電流都為750.6A，220kV和35kV操作箱動(dòng)作跳開35kV、220kV開關(guān)；35kV四／五段分段自切動(dòng)作判斷五母有電壓，主變35kV四段開關(guān)分位，合上分段開關(guān)；35kV二／三段分段自切動(dòng)作判斷一母有電壓，主變35kV二段開關(guān)分為，合上分段開關(guān)，繼電保護(hù)判斷有接地故障，零流后加速保護(hù)動(dòng)作、跳開分段動(dòng)作。

表2 主要繼電保護(hù)動(dòng)作情況

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)閱故障錄波器圖形進(jìn)行分析，故障開始時(shí)主變35kV三母C相電壓降低，A、C相電壓升高，同時(shí)出現(xiàn)零序電壓；2號(hào)主變35kV側(cè)相比于A、B兩相2.65A，C相電流5.338A明顯增大，判斷為主變35kV側(cè)C相接地故障。故障持續(xù)4s時(shí)接地變零序過流I段保護(hù)動(dòng)作動(dòng)作，2號(hào)主變35kV三、四段開關(guān)分閘，故障點(diǎn)仍未切除，0.5s后2號(hào)主變第一、二套接地變零序過流II段動(dòng)作（整定時(shí)間為4.5s），2號(hào)主變220kV開關(guān)分閘，故障電流切除。

圖 35k V二／三段分段自切動(dòng)作一、二母電壓波形

從故障錄波器圖可以看出，故障持續(xù)440ms時(shí)接地變零序過流I段保護(hù)動(dòng)作動(dòng)作，2號(hào)主變35kV三、四段開關(guān)分閘，35kV二／三段分段自切保護(hù)動(dòng)作，35kV二／三段分段開關(guān)合位，一、二母A相電壓明顯降低，B、C相電壓升高，同時(shí)出現(xiàn)零序電壓，說明三段母線出線上有A相接地故障，由于線路零流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間1s。分段自切零序后加速動(dòng)作時(shí)間為0.2s，故35kV二／三段分段自切零序后加速動(dòng)作，跳開35kV二／三段分段開關(guān)，三段母線失壓。

3 故障處置措施

停用35kV二／三段分段自切，停用35kV四／五段分段自切；35kV三段母線所有回路改為開關(guān)線路檢修，三段母線改檢修；2號(hào)主變改為檢修、2號(hào)主變35kV開關(guān)改為開關(guān)檢修。

2號(hào)主變本體短路阻抗、直流電阻，2號(hào)接地變接地電阻試驗(yàn)合格，正?？赏度脒\(yùn)行。更換2號(hào)主變35kV受損變形的兩側(cè)終端電纜，并增加支架支撐使電纜平滑敷設(shè)，滿足彎曲半徑，并更換2號(hào)接地變電纜主變側(cè)破損熱縮管。

35kV三段母線改檢修，檢查35kV三段母線倉內(nèi)三相母排、支持絕緣子及穿柜套管，以及三段母線各出線柜內(nèi)流變、母排、觸頭盒的情況，并進(jìn)行絕緣及耐壓試驗(yàn)，未見明顯異常。檢查張績3G381、張啦3G384線路電纜絕緣情況，發(fā)現(xiàn)張績3G381電纜A相故障，張啦3G384絕緣試驗(yàn)合格。對(duì)三段母線及其他線路進(jìn)行恢復(fù)送電，復(fù)役正常。

4 反事故措施及運(yùn)維注意事項(xiàng)

事故暴露出了變電站內(nèi)設(shè)備及運(yùn)維管理存在的問題，包括以下幾個(gè)方面：

（1）電纜頭內(nèi)部積水導(dǎo)致電纜內(nèi)部發(fā)熱引起絕緣擊穿。35kV母排熱縮套包裹著35kV電纜頭，母排熱縮套中間無排水口，遇到大雨天氣雨水可能聚集在母排包裹電纜頭熱縮套空隙中，導(dǎo)致電纜頭發(fā)熱引發(fā)擊穿。母排熱縮套包裹電纜頭應(yīng)設(shè)置排水口，母排熱縮套與電纜頭之間用金屬導(dǎo)電桿連接。

（2）加強(qiáng)運(yùn)維人員帶電檢測(cè)技術(shù)，大雨過后應(yīng)對(duì)設(shè)備電纜接頭進(jìn)行紅外測(cè)溫，若發(fā)現(xiàn)電纜頭溫度過高應(yīng)及時(shí)匯報(bào)，防止因電纜頭受潮發(fā)生跳閘事故。

（3）運(yùn)維人員對(duì)復(fù)合型事故判斷缺乏經(jīng)驗(yàn)， 針對(duì)變電站多類型的復(fù)合事故進(jìn)行培訓(xùn)和模擬事故預(yù)想，并制定相應(yīng)的指導(dǎo)措施和作業(yè)規(guī)范，指導(dǎo)運(yùn)維人員能夠準(zhǔn)確、果斷地處理復(fù)雜故障的方法。

5 結(jié)束語

220kV變電站2號(hào)主變?cè)谶\(yùn)行中主變第一、二套保護(hù)動(dòng)作造成2號(hào)主變跳閘；同時(shí)35kV二／三段分段加速保護(hù)動(dòng)作，自切動(dòng)作不成功，造成35kV三段母線失壓。通過繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作情況及故障錄波器的圖形，并結(jié)合一次設(shè)備的檢查情況，判定2號(hào)主變?cè)驗(yàn)?5kV電纜頭C相接地故障，三段母線失壓原因?yàn)閺埧?G381站外電纜承受故障暫態(tài)過電壓后絕緣受損A相故障導(dǎo)致。并結(jié)合停電檢修處理事故、恢復(fù)設(shè)備正常運(yùn)行，并制定了相應(yīng)的反事故措施，進(jìn)一步減少類似事件的發(fā)生。