一起330kV主变保护跳闸事故原因分析

余聪　赵世昌++王学斌　王轩　车克杉

摘 要：通过一起变压器空充跳闸事故，结合现场实际情况，对变压器保护跳闸事故进行认真分析，正确地找出了故障原因并提出了相应的防范措施，为以后变压器空载充电积累经验，提高电网运行管理水平。

关键词：变压器后备保护；跳闸；录波分析；防范措施

引言

2015年某330kV变电站#3主变投运冲击变压器时发生主变跳闸事故，事后检查发现#3主变高接地阻抗1时限正确动作。主变跳闸事故是由于主变高压侧PT端子箱内PT转换开关投运时未切至投运位置，导致投运时主变高压侧电压未能投入所引起，更换PT转换开关后投运正常。主变投运过程中跳闸事故屡见不鲜，故有必要对此问题进行深入探讨，本着四不放过的原则找出跳闸原因，正确改进工作，认真思考防范措施，避免相同事故的再次发生，提高电网运行水平[1-2]。

1 事故动作情况简述

1.1 动作时刻系统运行工况

图1为该330kV变电站主接线图。330kV交流系统为全接线正常运行方式，Ⅰ母带#1主变#3301开关、#02线路#3310开关运行；Ⅱ母带#04线路#3312开关运行；Ⅲ母带#2主变#3302开关、#03线路#3311开关、#01线路#3323开关运行；Ⅳ母为空母线带#3303开关空冲#3主变。

故障时刻本站一、二次设备运行正常，无任何告警。

1.2 投运前检查工作

施工单位在#3主变投运前进行的包括高压试验（常规试验及特殊试验、消磁试验）均已合格并进行验收，二次回路及保护装置校验（包括定值校验）均已完成并验收合格，现场具备投运条件。

1.3 事故动作情况

2015年6月25日18：49：48：522时，在用330kV IV母进行#3主变投运冲击变压器时，汇明变#3主变第一套保护装置保护启动，经过908ms（相对时间）主变高接地阻抗I时限动作，1030ms（相对时间）主变高压侧3303开关三相跳开。

两套保护装置均为南瑞PCS-978T3-G型，两套保护装置动作信息和波形均显示为高接地阻抗1时限动作，其他电气量保护和非电量保护均未动作。

2 保护动作过程分析

2.1 录波图形分析

通过对PCS-978T3-G保护装置故障录波波形分析发现，波形报文显示主变高压侧三相电流及公共绕组电流均为0.176A，高压侧三相电流及公共绕组电流呈不对称尖顶间断特性，波形偏向时间轴一侧，且在0.5s至1s内有明显的衰减，初步判定电流为励磁涌流。同时发现高压侧三相电压在主变投入后没有波形显示，投运后两套保护装置均没有采到电压。故障录波波形如图2、图3所示。

2.2 保护动作原因分析

通过上述故障录波电压和电流波形分析，认定由于其一：主变高压侧PT端子箱内PT转换开关投运时未切至投运位置，导致主变高压侧电压未能投入；其二：空充过程中产生励磁涌流；两者条件同时满足后，主变高后备保护“高接地阻抗1时限”动作。

高接地阻抗原件的动作特性如图4所示。阻抗元件灵敏角固定为80度。

图中Zp为指向变压器阻抗整定值，Zn为指向母线阻抗整定值。

本装置PT断线闭锁功能只有在主变高压侧开关合位12s后闭锁（本次空充跳闸是在高压侧开关投入不到1s，所以装置不会发PT断线闭锁阻抗保护），在装置没有采到任何电压（电压值为0），同时在主变冲击时检测到故障电流，阻抗值在原点附近，符合“高接地阻抗1时限”动作的条件，所以保护正确动作。

3 原因分析及预控措施

3.1 造成主变高侧电压为零的原因

保护人员对保护装置进行了仔细检查，发现主变高压侧电压回路二次接线正确，保护装置未采到电压的原因疑似主变高压侧PT端子箱内转换开关出现微积沙现象，投运时未切至投运位置，导致投运时主变高压侧电压未能投入。

3.2 励磁涌流产生的原因

励磁涌流是由于变压器空载投运时，铁芯中的磁通不能突变，出现非周期分量磁通，使变压器铁芯饱和，励磁涌流急剧增大而产生的。变压器励磁涌流最大值，可以达到变压器额定电流的6～8倍，并且跟变压器容量大小有关，变压器容量越小，励磁涌流倍数就越大。

3.3 防范措施

根据现场运行经验，建议采取以下措施防止此类情况的再次发生：（1）考虑到该变电站运行环境恶劣，需加大力度改善户外PT端子箱密封措施，防止沙尘等外界因素影响设备正常运行。（2）加强投运工作管理，完善主变投运方案，增加PT转换开关投运位核查环节。（3）安装配置励磁涌流抑制器。通过选择合闸相位角来抑制励磁涌流大小，减轻其影响[3-4]。

4 结束语

此次主变投运事故最直接的原因是主变高压侧PT端子箱内PT转换开关投运时未切至投运位置，导致主变高压侧电压未能投入，更换PT转换开关后投运正常。

主变投运在电力系统屡见不鲜，但从未出现过由于PT转换开关未切至投运位引发事故状况。此次事故暴露出主变投运方案中还存在一些细节问题，这些问题虽小，却能引起保护误动作。建议在今后的工作中要加强对空开、切换把手等关键部件的日常检查和维护，做到设备缺陷和事故隐患及时发现、及时处理。

作为电气专业人员，更重要的是从这次事故中总结经验教训，在以后的类似工作中重点加以防范，特别要注意那些在短时间或一般情况下不容易暴露的问题，提前制定有效的预控措施，从根本上杜绝类似事故的发生，切实维护电网的安全稳定运行。

参考文献

[1]任业生.一起220kV变压器保护跳闸事故分析[J].电力系统保护与控制，2008，36（24）.

[2]王克谦，李新.一起500kV变压器跳闸事件的分析及思考[J].电力系统保护与控制，2009，37（11）.

[3]国家电网公司.国家电网公司十八项电网重大反事故措施[M].北京：中国电力出版社，2005.

[4]鲁玉兰.对主变充电时RCS-931B线路保护动作的分析[J].电力讯息，2014.

作者简介：余聪（1986-），男，助理工程师，从事电力系统继电保护及自动化研究与试验工作。

赵世昌（1982-），男，工程师，从事电力系统继电保护及自动化研究与试验工作。

王学斌（1989-），男，硕士研究生，研究方向为二次设备评价试验技术。