鄧報(bào)凱

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司韶關(guān)供電局 廣東 韶關(guān) 512000）

摘 要：本文結(jié)合實(shí)際案例，分析了110kV主變低壓側(cè)TA與開關(guān)之間死區(qū)故障條件下的后備保護(hù)動(dòng)作邏輯及行為，指出了現(xiàn)有運(yùn)行方式和后備保護(hù)整定方案的不足，并有針對性地提出了解決措施。

關(guān)鍵詞：110kV；主變；故障跳閘；保護(hù)動(dòng)作

引言

變壓器是當(dāng)前電力供應(yīng)企業(yè)中輸變電設(shè)備重要組成部分之一。因此，電力變壓器的工作狀況將對電力系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行產(chǎn)生重要影響。一旦出現(xiàn)電力變壓器故障，會(huì)嚴(yán)重影響居民的正常生活和企業(yè)的正常生產(chǎn)。而變壓器會(huì)因?yàn)楦鞣N原因造成主變跳閘，造成變電線路停電。下文對110kV主變低壓側(cè)故障跳閘及保護(hù)動(dòng)作進(jìn)行研究。

1故障案例

1.1故障前運(yùn)行方式

某110kV變電站高壓側(cè)為內(nèi)橋接線（如圖1所示），110kV甲線供全站負(fù)荷，進(jìn)線181及內(nèi)橋180開關(guān)運(yùn)行，進(jìn)線182開關(guān)熱 備 用；#1、#2主 變 為 三 圈 變 壓 器，35kV兩段母線因負(fù)荷不平衡而并列運(yùn)行，10kV兩段母線分列運(yùn)行；110kV及10kV備自投投入，35kV備自投由于運(yùn)行方式不適應(yīng)而退出運(yùn)行。

1.2故障經(jīng)過

2015年5月20日11時(shí)34分，該110kV變電站#1主變各側(cè)開關(guān)（181、180、301）及35kV母聯(lián)312開關(guān)跳閘，110kV備自投動(dòng)作合上182開關(guān)。事故造成35kV I段母線及10kV I段母線失壓，損失負(fù)荷約9000kW。檢查發(fā)現(xiàn)#1主變低壓側(cè)001開關(guān)柜TA與開關(guān)之間三相均有明顯放電痕跡，屬于典型的低壓死區(qū)故障。對#1、#2主變開展詳細(xì)試驗(yàn)檢查后，發(fā)現(xiàn)#1主變油色譜試驗(yàn)不合格，繞組輕微變形，說明短路故障對變壓器造成了一定程度的損害。

2后備保護(hù)動(dòng)作分析

2.1短路電流分析

根據(jù)故障前的運(yùn)行方式、故障點(diǎn)的位置以及故障錄波分析報(bào)告，可得到故障期間短路電流大小（一次值）及電流流向圖，如圖2所示。

由圖2可知，故障點(diǎn)位于主變差動(dòng)保護(hù)范圍外，差動(dòng)保護(hù)應(yīng)可靠不動(dòng)作；#1主變10kV側(cè)短路電流高達(dá)18006A，已超過了額定電流的8倍；死區(qū)故障期間，除#1主變高、低壓側(cè)流過故障電流外，由于中壓側(cè)并列運(yùn)行，#2主變通過180→302→312→301的環(huán)形通路向故障點(diǎn)提供電流，為2臺(tái)主變中后備保護(hù)動(dòng)作創(chuàng)造了條件。

2.2后備保護(hù)定值及邏輯分析

#1、#2主變保護(hù)配置及整定值完全相同：高后備設(shè)置一段過流，作為變壓器故障的總后備；中、低后備各設(shè)兩段兩時(shí)限，作為中低壓母線及出線的后備保護(hù)。經(jīng)查閱定值單，主變各側(cè)后備保護(hù)定值及邏輯見表1。結(jié)合表1和圖2可知，故障期間短路電流達(dá)到#1主變高后備過流、低后備過流I段定值；由于中壓側(cè)環(huán)流經(jīng)過2臺(tái)主變，且高、低壓側(cè)電抗較大，故環(huán)路分配到的電流僅達(dá)到中后備過流II段定值。

2.3故障時(shí)序分析

事故后通過調(diào)取現(xiàn)場保護(hù)裝置動(dòng)作報(bào)告、故障錄波文件、監(jiān)控后臺(tái)報(bào)文，經(jīng)過整理可得到故障時(shí)序圖，如圖3所示。

結(jié)合圖2、圖3、表1可知，故障發(fā)生后，#1主變低后備I段1時(shí)限首先閉鎖10kV分段自投，經(jīng)2時(shí)限跳開001開關(guān)后，故障仍未隔離，各間隔TA流過的短路電流仍持續(xù)；中壓側(cè)環(huán)流持續(xù)約2s，301、302間隔電流達(dá)到中后備II段定值及時(shí)間，1時(shí)限跳開分段312后，中壓側(cè)環(huán)流消失；系統(tǒng)仍通過#1主變高壓側(cè)向故障點(diǎn)提供電流，最終達(dá)到高后備定值，#1主變各側(cè)跳閘；由于故障前110kV側(cè)為線自投方式運(yùn)行，且高后備不閉鎖進(jìn)線自投，故110kV備自投動(dòng)作空跳181后合上182開關(guān)對全站恢復(fù)供電。整個(gè)故障過程中，直至#1主變高后備動(dòng)作跳開高、中壓側(cè)開關(guān)時(shí)，故障才被完全切除，短路電流持續(xù)時(shí)間達(dá)到了2662ms。因故障切除時(shí)間較長，造成了#1主變輕度損壞。

3分析結(jié)論及改進(jìn)措施

根據(jù)前文分析的結(jié)論，發(fā)現(xiàn)以下問題：

（1）只需跳開#1主變各側(cè)開關(guān)并閉鎖10kV備自投即可隔離故障，不應(yīng)造成35kV I段母線的失壓。換個(gè)角度來看，本次故障因#1、#2主變中后備跳開分段312開關(guān)而造成了停電范圍的擴(kuò)大化。

（2）本次低壓開關(guān)柜死區(qū)故障短路電流較大，且持續(xù)了較長時(shí)間，已超出了變壓器的承受能力，造成了設(shè)備的損傷，說明主變后備保護(hù)尚不能完全滿足特殊故障條件下快速切除的要求，故提高后備保護(hù)的速動(dòng)性十分迫切和必要。

3.1運(yùn)行方式的改進(jìn)

#1、#2主變中后備II段1時(shí)限動(dòng)作系中壓側(cè)并列運(yùn)行引起，若采取正常時(shí)分列運(yùn)行的方式，在低壓側(cè)故障時(shí)中壓側(cè)將不存在環(huán)流，中后備保護(hù)也不會(huì)動(dòng)作，可有效消除停電范圍擴(kuò)大的風(fēng)險(xiǎn)。長期以來安排中壓側(cè)并列運(yùn)行是因?yàn)閮啥沃袎耗妇€負(fù)荷分布不均和降低變壓器的銅損，然而還應(yīng)考慮到110kV側(cè)單線供電增加了線路的損耗，進(jìn)線永久故障且備自投拒動(dòng)時(shí)存在全站失壓的風(fēng)險(xiǎn)，降低了系統(tǒng)可靠性等關(guān)鍵因素。經(jīng)綜合評估，建議全站采取線路變壓器組的運(yùn)行方式，即各電壓等級母線均分列運(yùn)行。規(guī)劃部門應(yīng)做好出線間隔負(fù)荷接入的合理安排，盡量確保各段母線上的主變負(fù)載率相接近；變電部門應(yīng)在日常巡檢中做好備自投的維護(hù)，確保單一線路或變壓器故障時(shí)備自投能可靠動(dòng)作恢復(fù)供電。

3.2后備保護(hù)整定及邏輯的改進(jìn)

按照行標(biāo)整定規(guī)程，為提高后備保護(hù)的可靠性，中低后備II段電流定值按躲負(fù)荷電流整定，時(shí)間定值與本側(cè)出線保護(hù)或母聯(lián)保護(hù)最末段時(shí)間配合，跳本側(cè)斷路器、再跳三側(cè)斷路器，然而并未明確中低后備限時(shí)速斷（即I段）保護(hù)應(yīng)具有跳變壓器各側(cè)的時(shí)限段。但從本次事故造成的后果來看， 中/低壓側(cè)的死區(qū)故障不僅與主變電氣距離近、短路電流大，而且具有故障不容易隔離的特點(diǎn)。假設(shè)本次故障發(fā)生期間#1主變高后備保護(hù)處于退出狀態(tài)，那么故障將只能依賴上一級110kV線路的距離III段遠(yuǎn)后備保護(hù)切除，短路持續(xù)時(shí)間超過2.9s，會(huì)對變壓器造成更嚴(yán)重的破壞，同時(shí)故障停電范圍可能進(jìn)一步擴(kuò)大。

綜上所述，為了提高中低壓死區(qū)故障切除的快速性，110kV主變中低后備I、II段均應(yīng)增加第3時(shí)限用于跳開變壓器各側(cè)開關(guān)，其時(shí)限按照與2時(shí)限配合整定，即取2時(shí)限加上一個(gè)級差Δt（取0.25～0.3s），這樣當(dāng)中/低壓死區(qū)故障期間I段1、2時(shí)限動(dòng)作仍無法切除故障時(shí)，可通過3時(shí)限動(dòng)作跳開變壓器各側(cè)開關(guān)將故障隔離，達(dá)到保護(hù)設(shè)備安全的效果。

4結(jié)束語

總而言之 ，隨著我國電力系統(tǒng)改革的不斷深入 ，繼電保護(hù)動(dòng)作已經(jīng)成為了電力行業(yè)各方關(guān)注的重點(diǎn) ，加之其涉及到的技術(shù)難度大、故障種類多、影響嚴(yán)重等問題。因此 ，加強(qiáng)對繼電保護(hù)動(dòng)作故障的原因分析已經(jīng)成為了電力部門工作的重中之重 ，也只有這樣 ，才能減少故障發(fā)生的頻率 ，保證電力系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。參考文獻(xiàn)

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