一起线路故障引起主变跳闸的原因分析

袁瑞玲++苟娟霞++薛佼

ABSTRACT： Through the analysis of the fault of the lines outside， causes of the main transformer tripping accident， discussed the transformer neutral point grounding way， and put forward the substation operation mode changes， the measures of preventing misoperation accident， scene with reference and guiding significance.

KEY WORD： Transformer； Neutral grounding； Analysis； Measures；

摘要：通过分析一起线路故障引起主变跳闸事故的原因，讨论了变压器中性点接地方式，并提出变电站运行方式改变时，应注意的问题。具有现场参考和指导借鉴意义。

关键词：变压器；中性点接地；分析；措施

1引言

在我国，110kV及以上电网属于大电流接地系统， 中性点一般采用直接接地方式。但在电网的实际运行中，为了保证系统运行方式在发生变化时，零序网络保持基本不变，达到使接地保护范围基本不变的目的，以及为了防止通讯干扰、降低整个电力系统接地短路电流水平等方面的要求，通常将部分变压器中性点接地，另一部分变压器中性点不接地的运行方式，即变压器中性点的接地方式与电网的运行状态有关。本文通过分析双母线接线变电站分裂运行时，未及时调整主变中性点接地方式，在110kV线路发生故障时，引起主变间隙过流保护动作跳闸原因。提出变电站运行方式改变时应注意的问题及防范误动事故发生的措施，希望在甘肃电网常规变电站智能化改造工程全面展开之际（220kV及以上常规变电站多采用双母线接线），能对变电站安全可靠运行提供现场参考和借鉴。

2 事故情况

2.1 事故变电站信息

该220kV变电站共有三个电压等级，220kV、110kV采用双母线带旁母接线，10kV采用单母线分段接线。自2014年8月起，该站开始进行常规变电站智能化改造。事故发生前，220kV甲乙母并列运行。1号、2号主变运行。110kV甲、乙母线分裂运行，1100母联开关在检修状态，进行开关更换、智能改造施工。气温20度左右，天气晴朗。

2.2.事故经过

2016年4月17日12：35分，1号主变三侧开关跳闸，打出“1号主变中压侧负序电压动作”、“1号主变110kV间隙过流保护动作”、“1号主变低压侧低电压动作”信号。110kV甲母线、10kVI段母线及其所带线路失压。

跳闸事故发生后，检查现场设备，发现1号主变中性点放电间隙击穿，放电棒上下端有明显的烧伤痕迹。1号主变110kV中性点接地刀闸在断开状态。站内其他设备均正常，无异常现象。

汇报调度后得知，110kV甲母线所带1119线路用户侧发生永久性接地故障（电流互感器爆炸）。初步判断，110kV线路接地故障，引起1号主变110kV间隙过流保护动作，三侧开关跳闸。

3 主变跳閘原因分析探讨

3.1 主变110kV间隙过流保护动作情况分析

3.1.1 变压器中性点接地保护方式

对于中性点不接地运行的压器，当系统单相接地故障或非全相运行时，会在变压器中性点产生幅值较高的工频过电压。加之国产变压器中性点一般采用分级绝缘结构，中性点绝缘比较薄弱，因此必须在中性点回路设置合理的过电压保护。

根据设计要求，该站2台主变中性点全部采用棒间隙和避雷器相配合的保护方式，

变压器中性点接地组合设备通过将避雷器和间隙配合使用，利用了间隙放电的放电时延和金属氧化物避雷器无放电时延的特性，实现了高频瞬态过电压（雷击过电压、操作谐波过电压）下，避雷器动作，间隙不动作；工频过电压（单相接地过电压）下，间隙动作。不仅可以保护变压器中性点绝缘免受雷电过电压和工频暂态过电压的损坏，还可实现变压器中性点接地运行或不接地运行两种不同运行方式的自由切换，以实现与变压器的绝缘配合，保护变压器绝缘。

3.1.2 1号主变间隙过流保护动作分析

按照变压器中性点放电间隙和避雷器配合使用时，应满足的要求：当变压器中性点电压达到或超过其工频耐受电压时，放电间隙应能可靠动作，从而在工频过电压时，起到保护变压器中性点绝缘的作用。

该站1号主变110kV中性点放电间隙选择Φ12mm的半圆头电极，极间距离为115mm。工频放电电压值为28.7kV-59.25kV之间。经查阅故障录波信息，当1号主变中性点间隙击穿时，110kV系统产生的零序电压大约为29.8kV，达到间隙击穿电压值。同时《主变中性点过电压保护设计原则》要求：对110kV有效接地系统中可能形成的局部不接地（如中性点接地变压器误跳闸）或低压侧有电源的不接地变压器的中性点应装设放电间隙和间隙过电流保护，间隙过电流保护在间隙放电时应及时切除变压器。

根据上述分析，该站在事故发生时的运行状态下，即110kV甲乙母线分裂运行，1号主变110kV侧中性点接地刀闸断开（110kV甲母线系统非有效接地）及天气状况良好情况下，1号主变110kV间隙过流保护动作行为正确。但是，根据该站接线方式和运行要求，依然认为1号主变110kV间隙过流保护动作不正确。

3.2变压器中性点直接地方式

3.2.1 变压器中性点直接地方式要求

电力网中性点的接地方式，决定了主变中性点的接地方式。按照《电气工程电气设计手册》原则，对于110kV-500kV侧采用的中性点直接接地方式的主变，其中要求：endprint

（1）凡中低、压有电源的升压站或降压变电站至少应有一台变压器直接接地。

（2）终端变电站的变压器中性点一般不接地。

（3）选择接地点时应保证任何故障形式都不应使电网解列成为中性点不接地系统。双母线接线接有两台及以上主变压器时，可考虑两台变压器主变压器中性点接地。

3.2.2 跳闸变压器事故时中性点地方式

该220kV变电站所处电网结构是由220kV（330kV）变电站以辐射状向110kV变电站供电。110kV接地的中性点设置在220kV（330kV）变电站的降压变压器上，是零序电抗的主通道，是保证系统有效性（X0）的主导成分，不允许失地。

在正常运行方式时，该站110kV甲乙母线并列运行。按照调度运行方式要求，2号主变中性点接地运行，1号主变中性点不接地（中性点刀闸拉开）。在事故发生前2天，即4月15日13：15分，因1100母联开关进行智能改造及开关更换工作，将1100母联开关由运行转为检修状态。110kV甲乙母线分裂运行。

在倒闸操作时未将1号主变中性点接地刀闸合上，致使110kV甲母线系统失去接地。不满足上述《电气工程电气设计手册》中对于主变110kV-500kV侧采用中性点直接接地方式（1）、（3）条，以及《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中：“应避免110kV及220kV有效接地系统中偶然形成局部不接地系统，并产生较高的工频过电压”的要求。

3.2.3 110kV甲母线系统失去接地时变电站异常

在1100母联开关由运行转检修操作当晚20；50分，该站1号主变PRS-778S、SGT156两套保护装置发出“保护装置异常”、“PT断线”信号。110kV甲母线所带1111、1114、1115、1119、1123线路保护装置均发出“运行异常”、“PT断线”信号。检查110kV甲母线三相电压互感器（电磁式电压互感器）外观无异常，测量二次电压：A相60.6V、B相60.5V、C相2.1V。初步判断110kV甲母线C相电压互感器内部故障。

申请调度将110kV甲母电压互感器由运行转检修。经专业人员检查试验，发现C相电压互感器绝缘击穿，中间变比测量不出。更换后，110kV甲母线电压恢复正常。

该站在1100母联开关转检修操作后，进行了1115运行转检修操作。因110kV甲母线系统失去接地，在切除空载长线路产生的工频过电压及操作过电压叠加作用下，110kV甲母电压互感器C相绝缘击穿。但异常发生后，运维、调度、检修人员均未深入分析追究异常发生的根本原因，未及时发现1号主变110kV侧中性点接地刀闸断开，

110kV甲母线系统失去接地，影响电网零序保护的正确配合。

4 结论和建议

综合上述分析：这是一次典型的变电站由正常运行方式改变为特殊运行方式，即双母线并列运行改为分裂运行时，未及时调整主变中性点接地方式，致使110kV有效接地系统形成局部不接地系统，在110kV线路发生故障时，引起主变间隙过流保护误动跳闸的事故。为防止此类事故的发生，建议在今后工作中，应注意以下几个问题：

4.1满足中性点接地要求

当电网需要高压母线有两个接地中性点时，运行方式的安排应考虑每一组母线上均有一个接地中性点，而不应集中在同一母线。否则，一组母联断路器跳闸，将会使其中一组母线失去接地中性点，从而影响电网零序保护的正确配合。

4.2满足过电压的要求

应根据配电装置的具体情况，防雷措施的保护范围及要求，对运行方式作适当安排，满足过电压保护的要求，以保证所有过电压保护措施在保护覆盖范围内得以最大限度地发挥作用。

4.3应充分考虑系统情况

改变运行方式时，值班调度员应充分考虑到系统潮流变化、继电保护、消弧线圈补偿等有关问题，运维操作人员也应根据变电站运行方式、设备情况等客观条件，考虑运行方式的改变是否正确可靠。

4.4 满足保护、规程及电气设计要求

各种运行方式下对继电保护及自动装置的配置，均应符合继电保护及自动装置调度运行规程的要求。同时，也应符合电力工程电气设计的 4.5提升各级人员业务素质为防止发生由于人员责任引起的误跳闸事故，各级人员的专业素质培养尤为重要。通过此次事故，在人员的业务素质提升上，应有意识地开展基本技能培训。特别注意培养实际操作技能，异常分析的能力，以及加强规程、规范的的学习。

5 结束语

本文针对双母线接线变电站在特殊运行方式下，因调度及运维人员在主接线改变时考虑不周，在线路故障时引起主变中性点间隙过流保护误动原因的分析，提出了杜绝此类事故发生的建议和措施，希望在变电站运行方式改变时各级人员能根据客观条件的变化，充分考虑特殊运行方式时应进行的相应一、二次设备操作，以保证电网的安全、经济运行。

参考文献

[1]《电力工程电气设计手册》一次部分；水利电力部西北电力设计院，2005

[2]解广润.电力系统过电压[M].北京：水利电力出版社，1991.

[3]《交流电气装置的过电压保護和绝缘配合》：中国电力出版社，2008

作者简介：

袁瑞玲（1972年5月），女，甘肃白银，大专学历，工程师，高级技师，主要从事变电运维及管理工作。

苟娟霞（1977年9月），女，甘肃白银，本科学历，高级工程师，高级技师，主要从事变电管理工作。

薛佼 1976.11.26 女 陕西 工程师 电力系统自动化。endprint