一起两点接地故障引起主变保护动作的分析

赵晓东

(国网宿州供电公司， 安徽　宿州　234000)



一起两点接地故障引起主变保护动作的分析

赵晓东

(国网宿州供电公司， 安徽宿州234000)

摘要：结合保护装置动作情况，对一起主变保护动作事故进行分析。中性点不接地系统异相两点接地的故障波形很有特点，通过一次设备动作情况，对故障波形进行深入分析，对保护动作逻辑进行充分论证。35kV某线路C相发生单相接地，主变35kV引下线A相绝缘套管绝缘下降形成击穿接地，这两个故障点一个在差动保护范围内，另一点在差动保护范围外，这两点为故障电流提供通道，导致故障的发生。深入的分析和对波形产生原因的探讨，为以后同类型故障分析提供参考。

关键词：主变保护；故障波形；接地故障；故障电流；异相接地

0引言

2013年6月13日，220kV XX变2号主变保护动作，跳开主变三侧开关。2号主变跳闸前XX变共有负荷约73MW，跳闸后与该站连接的110kV XX变XX线路、110kV XX变XX线路备自投均动作成功，避免了大面积停电事故。

保护动作后检查主变保护装置，两套保护装置发“比率差动保护动作”，差动电流值达到0.57Ie(差动起动元件为0.5Ie，均为标幺值)。同时对其他保护装置进行检查，发现该主变保护动作前，正在运行的35kV某线路保护动作两次，最终该线路开关合闸于已经失电的35kV母线上。通过查阅主变保护故障波形，结合一次设备故障动作情况，对此次保护动作行为进行分析。

1保护动作情况

故障发生后，检查相关设备。主变保护柜：启动时间为2013年6月13日13点11分24秒663毫秒；00036MS比率差动保护动作，差动电流值达到0.57Ie。主变保护II柜：启动时间为2013年6月13日13点11分24秒663毫秒；00038MS比率差动保护动作，差动电流值达到0.57Ie(差动起动元件为0.5Ie，均为标幺值)。故障波形如图1所示。

图1中，DI表示差流情况，其余为主变三侧经保护装置软件转角计算后得到的电流波形，可见主变保护感受到A相和B相出现差流。

同时查阅了主变三侧在保护动作时的故障录波图，发现主变高压侧出现A相电流增大，同时电压降低的情况，主变中压侧故障时电流电压波形显示正常，同时发现主变低压侧C相出现故障电流。故障波形分别如图2和图3所示。

2保护动作逻辑分析

经过现场查看及一次设备故障检查，发现主变35kV引下线A相绝缘套管绝缘下降，发生击穿现象，当值值班员也听到两次爆炸声音。由于35kV系统为小电流接地系统，单相故障不会引起立即跳闸，因此在35kV系统必然还存在另外的一个接地点。结合35kV某线路的动作情况，可以得知保护的动作逻辑[1]。

首先，35kV某线路发生C相接地故障，此时故障相C相电流升高，电压降低，A相作为非故障相电压突然升高，由于主变低压侧A相套管设备原因在电压突增的情况下出现绝缘下降的情况，但此时未完全击穿。此时，主变保护起动，显示C相电流为4.56A，装置差流未达到差动保护启动值(差动启动定值为0.5Ie)，此时主变低压侧A相与514线路C相形成通道，35kV某线路保护动作。

接着，35kV某线路开关重合成功，接着由于故障一直存在，该线路保护第二次动作。此时，主变低压侧至引线桥A相套管绝缘已完全击穿，与514线路C相构成通道，A相电压降至4.47V，主变保护差流达到整定值，比率差动动作，跳开三侧开关，35kV母线失电，35kV某线路开关重合于失电母线，便不再跳开。

3故障引起的思考

3.1　故障的性质

从保护的动作顺序可以看出，35kV某线路第二次发生C相接地故障的同时，主变保护A相套管绝缘完全击穿，主变差动保护与35kV某线路过流I段保护在30ms内几乎同时动作，可以判定A、C两相同时接地短路。此次应属主变低压侧异相两点接地故障，一个故障点在差动保护范围内(主变低压侧引下线)，另一点在差动保护范围外(35kV某线路上)，这两点为故障电流提供通道，导致35kV某线路保护的两次动作和主变保护的差动动作[2]。

3.2　故障波形中差动电流波形的产生分析

该主变保护为RCS-978型，差流计算原理是由三角形侧向星型侧转换，对于Y/Y/D11接线，低压侧转向高压侧偏转30°，此时计算差流：Ia′=(Ia-Ic)/1.732；Ib′=(Ib-Ia)/1.732；Ic′=(Ic-Ib)/1.732。故障发生时，低压侧电流采样Ic=5.96A=1.02Ie[3]。

在上述采样的基础上，差动保护调整后的低压侧电流为A、C相电流为0.59Ie，与差动保护动作报告中0.57Ie吻合。因此波形图上显示故障时，低压侧A、C相呈现大小相等、方向相反的电流波形。

3.3　低压侧A相无电流原因分析

在低压侧录波文件中A相CT没有电流，这与实际情况不符。实际上A相一次侧是有电流的，从高压侧的录波文件来看，在故障发生的2个周波内，A相和C相电流迅速升高，高压侧电压却没有明显波动；同时中压侧的电流、电压、波形也没有发生畸变，低压侧A、C相电压迅速衰减，可以反映出2号主变低压侧A相实际上存在较大的一次电流。那么为什么录波文件中2号主变低压侧A相电流采样接近于0呢？可以进行定性说明：

(1)该站主变低压侧带的是负荷电源，低压侧分裂运行，当主变低压侧A相套管绝缘击穿对地放电时，主变向故障点提供故障电流，线路侧没有向故障点提供故障电流，此时流过A相CT的只有电容电流[1]；

(2)主变低压侧A相引线桥绝缘被击穿后，在35kV的A、C相存在两个故障点，一个C相故障点在差动保护范围外，位于35kV某线路上，一个A相故障点位于差动保护范围内，A、C两个接地点之间形成穿越电流，对A相的接地短路电流进行分流，跨越低压侧CT。因此时电流不流过低压侧A相CT，因此故障波形图显示低压侧A相电流采样为接近于0。

4结论

由以上分析，可以看出35kV某线路第一次C相接地时，主变35kV引下线A相绝缘已开始击穿，与35kV某线路C相接地点构成通道，但此时差流未达到启动值，主变保护起动未动作；35kV某线路第一次重合后，线路C相接地点依然存在，此时#2主变35kV引下线A相绝缘已完全击穿，与35kV某线路C相接地点构成通道，差流达到启动值，主变保护比率差动动作，同时35kV开关第二次跳闸。

此时故障是一起中性点不接地系统异相两点接地引起的，对于主变保护来讲，一个故障点在差动保护范围内，另一点在差动保护范围外，这两点为故障电流提供通道，导致此次故障的发生。通过一系列的分析，对故障波形的产生有了更深的了解，对异相两点接地故障有了深入的认识，为以后分析同类型故障提供借鉴。

参考文献：

[1] 柳海龙，黄润长.220kV变压器低压侧异相两点接地分析[J].继电器，2006(15)：32-35.

[2] 肖建明.变压器差动保护故障分析[J].云南水力发电，2010(1)：26-27.

[3] 黄金凤.变压器微机差动保护差流计算问题浅析[J].江西电力，2006(03)：115-118.

[责任编辑：王敏]

Analysis of Action of Transformer Protection Caused

by Two Points Grounding Fault

ZHAOXiao-dong

(StateGirdSuzhouPowerSupplyCompany,Suzhou234000,China)

Abstract:Combined with the action of the protection device, the fault of the action of the transformer protection is analyzed. The fault waveform is particular when two points grounding fault occurred in different phases of neutral non-grounding system, so the fault waveform is further analyzed and the protection action logic is demonstrated fully through the action of the primary equipment. The grounding fault occurs in the phase C of the 35kV line, and the insulation of the main transformer 35kV down lead phase A insulating bush declines to form breakdown grounding. The two fault points, one is in the differential protection scope, another is out of the differential protection scope, and then the two fault points supply the channel for fault current and cause the fault. The in-depth analysis and discussion about the reason of waveform provide the reference for such fault analysis.

Key words:main transformer protection; fault waveform; grounding fault; fault current; grounding in different phases

中图分类号：TM771

文献标识码：B

文章编号：1672-9706(2015)01- 0041- 03

作者简介：赵晓东(1986-)，男，安徽淮北人，国网宿州供电公司，工程师，主要从事继电保护检修运维工作。

收稿日期：2014- 07-28