一起主变跳闸事故的分析和处理_韩坚

一起主变跳闸事故的分析和处理

韩 坚

（萍乡供电公司，江西 萍乡 337000）

2009-11-12，某供电公司220 kV 变电站1号主变重瓦斯保护动作跳闸，10 kV 高压室21块高压屏柜及1号主变10 kV 限流电抗器因短路电弧及电弧火焰高温烘烤而不同程度损坏。

事故前该站的运行方式为，220 kV 系统单母线运行，110 kV 系统双母并列运行，10 kV 为单母经分段并列运行方式，1号主变在检修状态。事故前的一次运行方式见图1。

10 kV 高压室传出爆炸声，1号主变10 kV 母线桥限流电抗器起火，高压室靠10 kV Ⅰ段母线侧从窗户喷出火焰和浓烟。2 min 后，1号主变本体重瓦斯保护动作，跳开主变三侧开关。

2 事故发展过程分析

保护装置及录波器历史数据显示事故发展经过为：以901开关接到合闸命令为计时零点，在合901开关前，10 kV Ⅰ，Ⅱ段母线均带电，901开关处在热备用状态。405 ms 时，在9013隔离开关B，C 相裸露部分(动静触头) 附近，因开关柜金属横条掉落造成BC 相间短路故障，经过半个周波后发展成三相短路故障。故障产生的电弧同时引起接地，电弧加热开关柜中的空气，使空气急剧膨胀，引起爆炸，产生巨大响声，901开关柜烧损。

0～1.7 s 内，1号主变低压侧通过的短路电流为：A 相15 324 A，B 相14 280 A，C 相14 700 A; 1.7～132 s 时，间断通过的短路电流大部分时间大于1.7 s 前的值，超过其热稳定容量，导致1号主变低压侧匝间绝缘损坏，从而引发匝间短路；短路故障使变压器油箱内聚集了大量的气体，驱动瓦

图1 事故前的一次设备运行方式

斯继电器，重瓦斯动作跳闸。

流经1号主变低压侧限流电抗器与1号主变低压侧的额定电流相同，流经电抗器的电流超过其额定电流3 500 A，而且时间远大于其热稳定允许承受的时间，最终导致内部短路起火，造成其三相均烧损。

1 事故经过

2009-11-12T14：40，该公司变电检修班1号主变10 kV 侧901开关柜更改电力互感器(CT)二次线极性第一种工作票结束后，变电站向地调申请1号主变转运行。合上1号主变高压侧201开关后，因901开关柜更改CT 二次极性，按照《220～500 kV 电网继电保护装置运行整定规程》规定，1号主变应做带负荷试验，并退出1号主变A，B套差动保护。合上101开关无问题；合上901开关后，

3 继电保护分析

3.1 保护动作分析

(1) 故障初期故障点在1号主变差动范围内，但按照《220～500 kV 电网继电保护装置运行整

差的调整对结果无影响，但在防止主变启动故障的预案中，应明确在无差动保护时，主变高压侧后备保护时间的调整应以快速切除保护范围内的故障为原则，尽量缩短高压侧后备保护的动作时间，防止主变故障持续时间过长。

定规程》规定，如主变需带负荷试验，在主变带负荷时，需退出主变差动保护，故此次事故中1号主变差动保护不动作。

(2) 由于故障初期故障点发生在1号主变低压套管与低压CT 之间,1号主变低压侧CT 感应的电流为2号主变经902开关、931开关提供的(此时1号主变、2号主变低压侧电流大小相等、方向相反)。当931开关跳开后，2号主变无法向故障点提供电流(但此时1号主变继续向故障点提供电流)，故1号主变低压侧CT 无法感应到电流，保护返回。但故障发展到低压侧CT 与开关之间时，保护重新启动；当电流值大于过流定值且持续1.6 s 后，低压侧复压过流保护Ⅰ段2时限动作。故1号主变保护低压侧复压过流保护动作正确。

(3) 故障时1号主变高压侧二次电流虽然持续达到3.8 A(高压侧复压过流保护定值为I =3.54 A，但由于低压侧故障时，U L =60 V，U 2=6 V)，T 11=4.5 s，

高压侧电压变化很小，高压侧复压元件不能开放，故高压侧复压过流保护未动作。

(4) 故障后，对1号主变进行油样试验及高压试验，证明1号主变本体有故障，故1号主变重瓦斯动作正确。

3.2 现场保护调查

(1) 关于高后备复压过流保护存在死区的问题调查。该变电站1号主变低压侧发生三相短路时，高压侧故障电流3.8 A，保护定值为3.54 A ；高压侧二次电压只降至98 V，保护整定为60 V，故高压侧复压过流保护的复压元件不能开放。这也是此次故障1号主变高压后备保护启动但不能动作出口的原因。此套保护装置型号为国电南自PST-1200，高压侧后备保护的复压闭锁元件不能退出，而当复压元件又无灵敏度(即低压侧发生三相短路时高压侧电压下降不够) 时，出现高后备复压过流保护死区，即1号主变10 kV 侧故障时无远后备。

(2) 关于1号主变后备保护时间调整不妥当的问题调查。1号主变三侧在CT 改极性后需带负荷试验，此时1号主变差动保护按规定将退出。考虑将其后备保护改为主变主保护，因此将主变高压侧后备保护启动时间4.8 s 改为4.5 s 跳主变三侧开关。显然，降低一个时间级差当做主保护，理论上是不够的。尽管本次事故中因复压元件的闭锁，时

4 处理对策

(1) 在变压器高压侧的过流保护对低压母线的灵敏系数不满足规定时，应在变压器的低压侧断路器上配置2套完全独立的过流保护，作为该低压母线的主保护及后备保护。同时，要求这2套过流保护接于CT 不同的绕组，经不同的直流熔断器供电，并以不同的时限作用于低压侧短路器与高压侧短路器(或变压器各侧断路器)。

(2) 在经过校核确定高压侧复压过流保护的复压元件无灵敏度时，复压元件不能只取高压侧电压，而应同时取高、中、低压三侧的电压，并且是经“或门”开放，只要故障时任一侧电压降低至保护整定定值，保护即开放。如图2所示。

图2 增加其他侧复压启动的高压侧复压过流保护

(3) 在低压侧发生两相短路故障时，反映到高压侧的电流很小，故采用复压启动的过流保护不能满足要求。因此，应在高压侧增加负序过流保护，以提高不对称短路时的灵敏度。

(4) 为防止低压侧开关拒动或死区故障时低压侧保护动作后还不能切除故障，应在低压侧后备保护跳本侧开关后，增加一个时限跳开主变各侧开关。

(5) 编制一次设备启动时保护装置的投退及保护定值的调整方案时，应综合整定计算、保护运行、方式安排等各专业方面的实际情况，并以能最快速、最可靠切除故障为原则。

(收稿日期：2010-06-10)