一起110kV变电站主变差动保护跳闸的分析

摘 要：论述某110kV变电站1号主变由于主变低压侧避雷器故障引起主变差动保护动作的故障，并对故障进行了分析及对策探讨。

关键词：主变；差动保护；避雷器；故障分析

变压器是电力系统中最重要的设备之一，它的正常运行与否直接影响电力系统的安全稳定运行。主变差动保护是变压器的主要保护手段；基本原理是反应被保护变压器各端流入和流出电流的差，在保护区内故障，差动回路中的电流值大于整定值，差动保护瞬时动作；而在保护区外故障，主变差动保护则不应动作，其主要反映变压器内部相间故障、高压侧单相接地短路及匝间层间短路故障，其保护范围亦涵括变压器各侧电流互感器之间的一次电气部分。本案例发生在某110kV变电站，雷雨天气时，由于主变低压侧避雷器故障，产生的不平衡电流使主变差动动作。

1 故障前110kV变电站系统运行方式

某110kV变电站正常运行情况下：有110kV、35kV、10kV三个电压等级，事故当天，运行方式为：该变电站110kV 152开关热备用，110kV 153开关运行，通过110kV分段112开关110kVⅠ段、Ⅱ段母线并列运行。1、2号主变并列运行。35kV、10kVⅠ段、Ⅱ段母线并列运行。

2 事件经过

×年×月×时58分，该站主控室警铃喇叭响，控制屏“差动保护动作”光字牌亮，1号主变三侧断路器绿灯闪光，1号主变三侧负荷指示为零，保护装置显示：差流越限告警信息。1号主变RCS-9671B差动保护装置动作信息：X年X月X日21：01分09MS，1号主变比率差动动作。动作电流5.51Ie，相别为BC。1号主变差动保护跳110kV101、35kV501、10kV901开关。

3 事故处理检查情况

二次检修班负责人接到地调通知该站1号主变差动保护动作情况后立即出发到达现场。经检查1号主变保护装置故障报文为BC相短路，比例差动动作，故障电流5.51倍Ie，动作时间X月X日21时01分。故障录波装置报文BC相电流、电压发生突变。检修人员对1号主变及三侧设备进行了仔细检查，在对1号主变本体检查中发现10kV母线桥侧C相避雷器有明显烧损痕迹，B相有产弧痕迹。判断故障点为BC相避雷器近区短路导致。1号主变保护装置保护定值：差动电流启动值1.05A（0.3Ie），差动速断定值21.0A（6Ie），故障电流是5.51Ie（19.285A）达到比率差动动作值，未达到差动速断动作值，保护比率差动动作，1号主变保护动作正确。检修人员及时更换ABC三相避雷器及计数器，同时电气试验人员对1号主变进行检查。试验人员按照输变电设备状态检修试验规程及相关反措要求，认真对近区遭受故障的该变电站1号主变进行了诊断性试验，试验项目如下：短路阻抗测量、绕组频率响应分析、主变本体介损及电容量测试、绝缘油诊断性试验（油简化试验及色谱分析）、绕组直流泄漏电流测量、绕组绝缘电阻、直流电阻测试等，所有试验数据均合格、良好，初步判断主变内部并未发生绕组变形。

4 事故分析

通过对诊断性试验数据及故障电流、运行情况、主变抗短路能力等的综合分析，判断110kV间隔变电站1号主变在此次主变近区故障、差动保护动作的情况下，主变内部并未发生绕组变形及故障。

对该变电站1号主变10kV侧母线桥已受损的三只避雷器进行了试验，三只避雷器绝缘均合格，除外观严重损坏的那只避雷器直流泄漏试验不合格外，其余两只避雷器均试验合格。初步判断避雷器不是阀片损坏引起的贯通性故障。

因此怀疑此次故障属于避雷器阀片侧闪故障，对故障避雷器进行研究，如图1所示，发现其硅橡胶外套破裂，沿避雷器阀片侧面有明显电弧通道，阀片未劣化，若其劣化，并导致避雷器击穿，则故障应表现为阀片爆炸而不是侧闪。避雷器阀片与绝缘筒间存在气隙，而空腔的呼吸作用易导致潮气入侵，潮气聚集于阀片侧面而使侧面绝缘强度下降，在雷击过电压作用下，沿阀片侧面发生闪络后形成电弧通道。阀片发生侧闪的主要原因是密封不良导致潮气入侵、阀片侧面的绝缘釉受损或阀片与外侧绝缘间的界面不良等而导致侧面绝缘强度低。由于主变低压侧避雷器故障，产生的不平衡电流使主变差动保护动作。

5 对今后的预防措施建议

5.1 进一步加强梳理生产管理流程，明确设备验收投运遗留问题的管理职责及处理流程，防止设备带病运行。

5.2 建议对主变三侧避雷器改装带有避雷器泄漏电流在线监测仪装置的计数器。

5.3 对避雷器泄漏电流的巡视是发现缺陷的基础，定期对避雷器泄漏电流进行分析，发现异常情况应及时采取措施。

5.4 对已发生爆炸或有重大缺陷的同厂同期产品，要密切注意其交流泄漏电流的变化。

5.5 避雷器在线红外诊断是检测避雷器缺陷行之有效的技术手段和重要方法。它具有不停电、不取样、不接触，直观、准确、灵敏度高及应用范围广等优点，是避雷器重要的在线检测方法。

6 结束语

运行检修人员在处理主变差动保护动作跳闸故障时，一定要遵守故障处理原则，结合诊断性试验数据及故障电流、运行情况、主变抗短路能力、三侧设备故障情况等综合分析，才能准确分析查明故障原因，为避免以后发生类似故障提供经验。

参考文献

[1]廖自强，余正海.变电运行事故分析及处理[M].北京：中国电力出版社，2004.

[2]陈化钢.电力设备预防性试验方法及诊断技术[M].北京：中国科学技术出版社，2001.

作者简介：曾生健（1986-），男，汉族，泸州人，本科学历，主要从事电力系统高压试验工作。