唐愛玉，干建麗，程言忠，彭 峻

（1.浙江省水利水電投資集團，浙江 杭州 310020；2.浙江浙能水電管理有限公司，浙江 杭州 310009）

0 引言

超高壓電力變壓器均系半絕緣變壓器，即位于中性點附近變壓器繞組部分對地絕緣比其它部位弱，中性點的絕緣容易被擊穿。主變間隙零序保護作為主變中性點不接地、中性點經(jīng)間隙接地或經(jīng)小電抗接地運行時的后備保護，作用就是保護變壓器中性點的絕緣安全。但運行實踐表明，因變壓器中性點放電間隙誤擊穿使間隙保護誤動的現(xiàn)象較多。

2012年4 月，某電站（220kV為雙母線、發(fā)變組為單元接線，一共3個單元）同桿架設(shè)的220 kV TW線和220 kV JT線開關(guān)C相跳閘重合，同時2號主變間隙零序保護動作跳開2號主變開關(guān)，2號機組停機。

1 事故前運行方式

2號機發(fā)電運行，1號機、3號機熱備用，1號主變、3號主變、220 kV JT線接正母運行，2號主變、220 kV TW線接副母運行，1號主變中性點刀閘在合閘位置，2號、3號主變中性點刀閘在斷開位置。

2 現(xiàn)場檢查情況

2.1 監(jiān)控報文檢查情況

2012年4月12日13∶54：39.244，220 kV TW線開關(guān)C相跳閘重合。

2012年4月12日13∶54：39.244，220 kV JT線開關(guān)C相跳閘重合。

2012年4月12日13∶54：39.250，2號主變間隙零序保護啟動，延時0.5 s跳主變開關(guān)，并動作停機。

2.2 保護動作檢查情況

2.2.1 220kV JT線保護動作情況

13∶54：39.244 ，220 kV JT線兩側(cè)第一套、第二套線路保護分相差動均動作，C相故障，保護測距結(jié)果距電站77 km。

13∶54：39.868 ，220 kV JT線開關(guān)C相分位。

13∶54：40.882 ，220 kV JT線RCS-931A重合閘動作。

13∶54：40∶971，220 kV JT線開關(guān)C相合位。

2.2.2 220kV TW線保護動作情況

13∶54：39.244 ，220 kV TW線兩側(cè)第一套、第二套線路保護分相差動均動作，C相故障，保護測距結(jié)果距電站69 km。

13∶54：39 ∶869 ，220 kV TW線開關(guān)C相分位。

13∶54：40.899 ，220 kV TW線CSC-122A重合閘動作。

13∶54：40 ∶973 ，220 kV TW線開關(guān)C相合位。

2.2.3 2號主變保護動作情況

13∶54：40.152 ，2號主變高壓側(cè)間隙零序電流保護動作，2號主變220 kV開關(guān)跳閘，2號機開關(guān)跳閘。

2.3 主變間隙整定情況

主變間隙零序保護整定值見表1。

表1 主變間隙零序保護整定值Table 1:Value setting of main transformer gap protection

2.4 避雷器動作檢查情況

現(xiàn)場檢查220 kV JT線、220 kV TW線C相避雷器，正、副母線C相避雷器均動作，3臺主變高壓側(cè)C相避雷器、3號主變中性點避雷器計數(shù)器均顯示動作一次。1號主變中性點接地、中性點避雷器未動作，2號主變中性點不接地、中性點避雷器未動作、間隙動作。

正母、副母、主變高壓側(cè)避雷器型號Y10W-204/532，線路避雷器的型號為HY10W-204/532，主變中性點避雷器型號Y15W1-144/320。經(jīng)現(xiàn)場實測：1號主變中性點放電間隙350 mm，2號主變中性點放電間隙355mm，3號主變中性點放電間隙375mm。

2.5 故障后線路巡查情況

220 kV JT線為A局與B局共管線路，A局管轄范圍為1～68號，管轄線路長度為29.881 km，1～33號與220 kV JW線1～33號同桿，35號～68號與220 kV TW線109～76號同桿雙回，面大號在左側(cè)。具體雷電監(jiān)測查詢結(jié)果報表見表2。

220 kV TW線為A局與B局共管線路，A局管轄范圍為76～109號，管轄線路長度為24.596 km，76～109號與220 kV JT線68～35號同桿雙回、110～129號與220 kV JW線34～53號同桿雙回，面大號在左側(cè)。具體雷電監(jiān)測查詢結(jié)果報表見表3。

根據(jù)雷電顯示進行巡查，發(fā)現(xiàn)220 kV JT線58號C相小號側(cè)玻璃絕緣子有雷擊痕跡（與220 kV TW線86號同塔）。桿塔接地電阻9.6Ω。220 kV JT線58號與220 kV TW線86號C相小號側(cè)玻璃絕緣子雷擊情況見圖1～3。

表2 220 kV JT線雷電監(jiān)測信息查詢結(jié)果報表Table 2:Query results of lightning monitoring information of 220 kV JT line

表3 220 kV TW線雷電監(jiān)測信息查詢結(jié)果報表Table 3:Query results of lightning monitoring information of 220 kV TW line

圖1 220 kV JT線58號與220 kV TW線86號同塔Fig.1 Tower 58 of 220 kV JT line and tower 86 of 220 kV TW line is the same tower

圖2 220 kV JT線58號C相小號側(cè)玻璃絕緣子有雷擊痕跡Fig.2 Lightning traces on the small side glass insulator of phase C on tower 58 of 220 kV JT line

圖3 220 kV TW線86號C相小號側(cè)玻璃絕緣子有雷擊痕跡Fig.3 Lightning traces on the small side glass insulator of phase C on tower 86 of 220 kV TW line

3 故障分析

3.1 220 kV JT線和220 kV TW線同塔雙回線路雷擊同跳原因分析

從線路巡查情況和雷電監(jiān)測信息查詢結(jié)果可知，2012年4月12日13∶54：39.244 8，有一幅值為195.3 kA的正極性雷直擊220 kV JT線58號塔（與220 kV TW線86號同塔），遠超220 kV線路耐雷水平的設(shè)計值75～110 kA，反擊導(dǎo)致該塔220 kV JT線C相和220 kV TW線C相玻璃絕緣子均遭雷擊閃絡(luò)，發(fā)生瞬時接地故障跳閘。

3.2 2號主變跳閘原因分析

2012年4月12日下午雷雨天氣，220 kV JT線C相和220 kV TW線C相玻璃絕緣子雷擊閃絡(luò)之前，因雷擊引起的雷電過電壓波沿兩回220 kV輸電線路C相線侵入電站升壓站，導(dǎo)致兩條線路C相避雷器、正、副母線C相避雷器和3臺主變高壓側(cè)C相避雷器均動作，2號主變中性點保護間隙動作，3號主變中性點避雷器動作。

220 kV JT線和220 kV TW線C相發(fā)生接地故障，在重合閘動作之前，中性點保護間隙動作時間超過了零序電流保護定值0.5 s，0.5 s時限出口，跳開2號主變兩側(cè)開關(guān)，2號機事故停機。

2號主變中性點保護間隙動作有以下兩個原因：

（1）由于外部雷電過電壓侵入波導(dǎo)致中性點間隙擊穿。線路遭雷擊導(dǎo)致主變壓器單相或多相進波時，中性點將出現(xiàn)較高的雷電過電壓，超過間隙動作電壓時，間隙擊穿以保護中性點絕緣。

（2）故障線路跳閘，沒有重合之前，系統(tǒng)非全相運行，在主變中性點產(chǎn)生內(nèi)部電磁振蕩過電壓，造成間隙擊穿。

4 改進措施

4.1 中性點間隙距離整定

中性點間隙距離整定的基本原則是，當主變壓器中性點出現(xiàn)危險的工頻穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)過電壓和鐵磁諧振過電壓時，間隙應(yīng)動作，否則間隙不應(yīng)動作，同時應(yīng)兼顧主變壓器中性點雷電過電壓的保護要求?？删C合以下方面確定間隙距離：

（1）因接地故障形成局部不接地系統(tǒng)，在工頻穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)過電壓下間隙應(yīng)動作（決定間隙最大距離）；

（2）系統(tǒng)以有效接地方式運行發(fā)生單相接地故障，在工頻穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)過電壓下間隙不應(yīng)動作（決定間隙最小距離）；

（3）間隙標準雷電波動作電壓應(yīng)低于標準雷電波耐受值0.85倍。根據(jù)原設(shè)計單位核算，電站變壓器220 kV中性點間隙距離取250～350 mm。因此，1號主變中性點放電間隙350 mm和2號主變中性點放電間隙355 mm是合適的；但3號主變中性點放電間隙375 mm可以適當往減少方向調(diào)整。

4.2 主變中性點間隙零序保護動作時限延長

線路（雷擊）單相接地故障大多為瞬時故障，重合成功率較高，很多故障線路單相跳閘后均重合成功，但主變壓器卻在線路重合前跳閘，延長主變中性點保護間隙零序保護動作時限躲開線路重合閘，則可避免主變壓器誤跳。

按照繼電保護規(guī)程，線路重合閘時限一般整定為0.8 s，間隙零序保護時限一般整定為0.5 s，考慮到繼電保護裝置固有時延和開關(guān)合閘時延，建議將主變中性點間隙零序保護動作時限延長至1.2 s（經(jīng)核算保護動作時限延長后，主變中性點絕緣損壞可控），則可避免線路故障消除、重合閘成功而因主變跳閘仍無法及時恢復(fù)供電的情況。

2號主變高壓側(cè)間隙零序電流為18.35A（二次側(cè)故障電流）。2號主變高壓側(cè)間隙零序電流保護定值可以不調(diào)整。

4.3 三臺主變中性點均直接接地

電站遠離負荷中心且是末端，三臺主變中性點直接接地和一臺主變中性點直接接地運行，經(jīng)過整定計算，對大系統(tǒng)的短路電流影響不大，對整個系統(tǒng)影響在可控范圍內(nèi)，這樣采用三臺主變中性點直接接地更合適。

5 結(jié)語

分析了一起線路遭雷擊故障切除后，造成主變間隙零序保護不必要動作的原因，并提出了改進措施，能有效防止類似事件的再次發(fā)生，有助于提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，對類似情況有參考意義。

[1]江蘇省電力公司.電力系統(tǒng)繼電保護原理與實用技術(shù)[M].北京:中國電力出版社,2006.

[2]王維儉.大型機組繼電保護理論基礎(chǔ)[M].北京:中國電力出版社,1996.

[3]李冒國.變壓器中性點零序保護的選擇性問題[J].四川電力技術(shù),1997(2):34-37.

[4]原電力工業(yè)部.DL/T 620-1997，交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合[S].1997.