柬埔寨甘再PH3电站22 kV施工变压器接地故障分析及处理技术

朱 海 华

(中国水利水电第十工程局有限公司 机电安装分局，四川 成都 610072)

1 概 述

2018年9月4日03∶42，柬埔寨PH2、PH3电站5台机组甩负荷且无电气和机械事故发生，通过询问柬埔寨电力公司(简称EDC)得知贡布变电站22 kV L1、L2线路间隔断路器跳闸，EDC称贡布变电站无异常，要求我方巡视线路并查找原因；03∶45，值班人员发现PH2电站22 kV L1、L2、L3线路断路器和PH3电站22 kV线路断路器均在合闸位置；03∶48，值班员跳开PH2电站22 kV L1、L2、L3线路断路器、T1主变高压侧断路器、T2主变高压侧断路器以及PH3电站22 kV L3线路断路器；04∶25，查出事故原因为PH3电站施工变压器C相接地引起贡布变电站22 kV线路跳闸(图1)。

图1 一次主接线简图

2 事故原因分析

此次事故的主因为壁虎攀附在PH3电站施工变压器高压侧C相上，造成施工变C相棒状间隙保护装置的空气间隙缩短，导致间隙放电击穿形成接地过电流，过电流使施工变高压侧C相跌落式熔断器熔断跌落，贡布变电站22 kV L1、L2线路零序过流保护动作，L1、L2线路断路器跳闸，继而导致PH2、PH3电站机组甩负荷。故障点施工变压器磁管出现灼烧痕迹，放电间隙亦有放电痕迹。造成事故的壁虎被烧焦。

PH3电站全站负荷通过一条22 kV线路(L3)汇集至PH2电站22 母线，最终通过PH2电站的两条22 kV线路(L1、L2)输送至贡布变电站。PH3电站L3线路装设了一台许继公司生产的WXH-825线路保护装置，投用过电流保护；PH2电站L1、L2、L3线路各装设了一台许继公司生产的WXH-825线路保护装置，投用过电流保护；贡布变L1、L2线路各装设了一台ABB公司生产的REF610线路保护装置，投用过电流保护和零序过流保护。搭接于L3线路上的施工变压器发生故障后导致贡布变电站22 kV线路L1、L2跳闸。但在这一过程中PH3电站的线路保护装置过流保护未动作，违反了相关规范[1，2]，显然不合理。

按照相关规程规范中的方法[3，4]，技术人员用继电保护测试仪对PH3电站、PH2电站线路保护装置进行校验得知其保护功能正常，动作可靠，满足相关规范[5]中的技术要求，校验合格。

技术人员查询了贡布变L1、L2线路保护装置在此次故障时的动作记录：贡布变电站22 kV L1、L2线路保护零序过流保护动作，过流保护未动作，查询到故障时线路L1最大相电流为222 A(二次值为0.37 A)、线路L2的最大相电流为138 A(二次值为0.23 A)；线路L1零序故障电流为58%In=0.58×600=348(A)，线路L2 零序故障电流为33.3%In=0.333×600=199.8(A)。

根据相关规范[6]中的方法，技术人员对PH2、PH3和贡布变线路保护定值进行了以下分析：

(1)贡布变L1、L2线路保护定值。

贡布变L1、L2线路保护用CT变比为600∶1，过流Ⅲ段整定电流动作值为300 A(二次电流值为0.5 A)，动作时间为0.2 s；过流Ⅱ段整定为1 500 A(二次电流值为2.5 A)，动作时间为0.06 s；零序过流Ⅱ段整定零序电流动作值30 A(二次电流值为0.05 A)，动作时间为0.2 s；零序过流Ⅰ段整定零序电流动作值为300 A(二次值为0.5 A)，动作时间为0.06 s。

(2)PH2电站L1、L2线路保护定值见表1。

表1 PH2电站L1、L2线路(22 kV)保护定值表

注：电流Ⅰ段时限出口：延时T1动作于跳线断路器；电流Ⅱ段时限出口：延时T2动作于跳线路断路器；电流Ⅲ段时限出口：延时T3动作于跳线路断路器。

将电流Ⅲ段的电流动作值整定为1.2倍最大负荷电流518 A(二次值为5.18 A)，动作时间为3 s；将电流Ⅱ段的电流动作值整定为864 A(二次值为8.64 A)，动作时间为0.5 s；电流Ⅰ段的电流动作值整定为1 108 A(二次值为11.08 A)，动作时间为0.2 s。

(3)PH2电站L3线路的定值见表2。

将电流Ⅲ段的电流动作值整定为178.8 A(二次电流值为5.96 A)，动作时间为2.7 s；将电流Ⅱ段的电流动作值整定为357.9 A(二次电流值为11.93 A)。

(4)PH3电站L3线路定值见表3。

表2 PH2电站L3线路(22 kV)保护定值表

注：电流Ⅰ段时限出口：T1不投；电流Ⅱ段时限出口：延时T2动作于跳线路断路器；电流Ⅲ段时限出口：延时T3动作于跳线路断路器。

表3 PH3电站L3线路(22 kV)保护定值表

注：出口方式：电流Ⅰ段退出；电流Ⅱ段延时，T2跳线路断路器；电流Ⅲ段延时，T3跳线路断路器。

将电流Ⅲ段的电流动作值整定为178.8 A(二次电流值为5.96 A)，动作时间为3.3 s；将电流Ⅱ段的电流动作值整定为275.4 A(二次电流值为9.18 A)

3 保护越级跳闸分析

通过对PH2、PH3和贡布变保护定值进行对比可知：

(1)在不考虑贡布变的情况：由于L3过流定值小于L1、L2，故当L3出现过电流故障时，L3线路应首先切除，逻辑正确。

(2)考虑贡布变的情况：由于贡布变过流保护整定时间仅为0.3 s，其定值远远小于PH2、PH3线路过电流动作时间，故有可能出现L3线路发生过电流故障且电流大于300 A时贡布变L1、L2线路首先切除的现象。该分析动作结果与此次故障动作逻辑一致，一度使技术人员认为找到了问题产生的原因，但通过录波信息得知此次故障时线路L1的最大相电流为222 A、线路L2的最大相电流为138 A，其值并未达到贡布变L1、L2线路过电流动作值，故保护装置不应动作；

(3)查看电站设计资料得知22 kV输电系统采用中性点不接地系统，在线路单相接地时允许短时间运行。但贡布变电站L1、L2线路保护装置报零序过流动作，技术人员初步认为是装置误报，于是对两台保护装置进行了校验，校验结果证明装置是合格的，调查工作一时陷入了僵局。通过在贡布变电站多次观察、走访，偶然间在一不起眼的角落里发现了一台年久的接地变压器通过电缆连接到了主变22 kV侧。原来贡布变22 kV系统是采用经接地变压器接地的方式、而PH2、PH3电站22 kV系统为中性点不接地方式，故PH3电站线路出现了单相接地时会产生较大的零序电流而引起贡布变线路保护越级跳闸。

4 解决方案

(1)经查询配电网设计规范[7]得知：在国内，22 kV输电系统多为中性点不接地系统，故其发生单相接地时的短路电流不大。为满足用电负荷的正常供电，可允许故障运行1～2 h，并可通过拆除贡布变电站的接地变压器予以解决，该方案简单可行。但EDC不同意拆除已有设备，经多次协商未果。

(2)该故障可通过退出贡布变L1、L2线路零序过流保护予以解决。当类似单相接地故障发生时，保护装置不会跳闸，但考虑到贡布变接地变压器没有单独配置接地变保护，故该方案亦不能采用。

(3)该故障可通过在PH3电站线路保护中增加零序电流保护予以解决。因该方案不需要更改现有的电气设备，只需修改线路保护定值即可，故该方案被EDC采用(表4)。

表4 PH3电站增加零序电流保护后的22 kV线路保护L3定值表

5 结 语

通过此次越级跳闸事故的处理，发现故障产生的原因是在电站建设期间设计人员按照惯性思维而并未对柬埔寨贡布变电站进行实地勘查就出了设计图。笔者针对类似发展中国家，对其电力企业的设计、建设、运维标准不规范、技术资料不完整的运维工程的事故处理，在技术分析、改进措施、运维技巧方面提出了新观点，为今后国际工程项目类似问题的处理提供了新的思路。