黃浩聲 ，陳久林 ，陸 楊，袁宇波，李 鵬

(1.江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院，江蘇 南京 211103；2.鹽城供電公司，江蘇 鹽城 224001)

變壓器是電力系統(tǒng)最重要、最昂貴的變電設(shè)備，其運(yùn)行狀態(tài)直接影響系統(tǒng)的安全，若發(fā)生故障，會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)和用戶(hù)造成重大的危害和影響。如果在主變出現(xiàn)故障后，不能快速準(zhǔn)確地判斷故障原因及故障點(diǎn)，并及時(shí)加以排除，將對(duì)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成相當(dāng)大的影響。本文介紹了在變壓器發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)對(duì)二次裝置錄波的分析，利用保護(hù)裝置自身錄波和相關(guān)故障錄波器錄波的差異性，分析故障類(lèi)型，快速定位故障位置，極大地提高了變壓器故障排查速度，縮短了變壓器停電時(shí)間，從而提高了電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

1 主變故障及保護(hù)動(dòng)作情況介紹

某變電站1號(hào)主變?yōu)槿嘁惑w、無(wú)載調(diào)壓的自耦變壓器，有500kV，230kV和36kV 3個(gè)電壓等級(jí)，容量為750/750/240 MV·A。2011年某月1號(hào)主變A相發(fā)生故障，主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，重瓦斯動(dòng)作，壓力釋放動(dòng)作，跳開(kāi)兩側(cè)開(kāi)關(guān) （35kV側(cè)無(wú)獨(dú)立開(kāi)關(guān)，且低抗、電容未投）。主變一次接線(xiàn)方式如圖1所示。51，52，53為主變500kV側(cè)開(kāi)關(guān)；21為主變220kV側(cè)開(kāi)關(guān)。主變差動(dòng)保護(hù)二次電流取51，52及21開(kāi)關(guān)的獨(dú)立電流互感器（TA），故障錄波器二次電流取主變500kV及220kV套管TA。

圖1 變電站一次接線(xiàn)示意圖

由于主變差動(dòng)保護(hù)、重瓦斯、壓力釋放均動(dòng)作，推測(cè)故障位置應(yīng)處于差動(dòng)保護(hù)范圍之內(nèi)，主變縱差保護(hù)高壓側(cè)、中壓側(cè)電流取自獨(dú)立TA（變比4000/1和3200/1），如圖1所示。其保護(hù)范圍除主變本體之外還有一段套管至獨(dú)立TA的引線(xiàn)。因此，此時(shí)故障點(diǎn)的位置究竟處于主變本體內(nèi)部還是引線(xiàn)，需做進(jìn)一步的分析。而主變故障錄波器的高壓側(cè)、中壓側(cè)電流取自套管TA（變比都為3200/1），即故障錄波器錄波范圍為主變套管TA內(nèi)部，故需將該故障錄波器錄波取出做進(jìn)一步的分析。

2 故障錄波分析

2.1 電流特征分析

保護(hù)動(dòng)作事件顯示，故障開(kāi)始后16 ms，主變差速斷動(dòng)作，此時(shí)最大差流值Idmax＝2.34 A，折算到220kV故障點(diǎn)的一次電流為：

n1為500kV側(cè)TA變比4000/1。

12 ms之后，主變大差動(dòng)作，此時(shí)最大差流值Idmax＝2.39 A，折算到220kV故障點(diǎn)的一次電流為：

n1為500kV側(cè)TA變比4000/1。

654 ms之后，主變重瓦斯動(dòng)作（因主變保護(hù)裝置型號(hào)較老，保護(hù)動(dòng)作的故障錄波無(wú)法取出）。在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)取1號(hào)主變故障錄波器的故障錄波文件，1號(hào)主變500kV，220kV側(cè)A相電流錄波，如圖2所示。

故障前50 ms（如圖2左邊第1根豎線(xiàn)所示），1號(hào)主變220kV側(cè)A相負(fù)荷電流與500kV側(cè)A相負(fù)荷電流相位相反，這是因?yàn)?，?dāng)主變正常運(yùn)行時(shí)，負(fù)荷電流從500kV側(cè)套管極性端流入，從220kV側(cè)套管極性端流出，如圖3所示。由于二次側(cè)電流都是由S1流出，所以高、中壓側(cè)二次電流相位相反[1]。在故障時(shí)刻（0 ms，圖中第2根豎線(xiàn)），1號(hào)主變220

圖2 錄波器故障錄波圖

kV側(cè)故障電流與500kV側(cè)故障電流相位仍舊相反。這就說(shuō)明，故障電流基本是穿越性的，也即是說(shuō)，從定性角度分析，故障電流從500kV側(cè)流入，從220kV側(cè)流出，主變內(nèi)部沒(méi)有故障點(diǎn)。

圖3 主變正常運(yùn)行潮流圖

定性分析之后，再進(jìn)行定量分析。將0 ms時(shí)刻的500kV側(cè)故障電流（瞬時(shí)值）折算到220kV側(cè)，如圖2所示。I500kv＝1.191 A，折算到中壓側(cè)電流：

n1和n2分別為主變500kV側(cè)與220kV套管TA變比，均是3200/1。

由此可見(jiàn)，故障錄波器500kV側(cè)故障電流折算到220kV側(cè)后，與220kV側(cè)故障電流（2.625 A）幾乎相同。也就是說(shuō)，流過(guò)1號(hào)主變500kV側(cè)套管TA與220kV側(cè)套管TA的電流相位相反，大小相等，為一穿越性電流[2]。將兩側(cè)電流以穿越電流方向繪制（即220kV電流取反，并進(jìn)行變比折算），如圖4所示。從圖中可以看出，500kV電流與220kV電流故障前和故障后幾乎重疊。

2.2 故障點(diǎn)判斷

圖4 主變高中壓側(cè)電流疊加圖

如前分析，主變保護(hù)檢測(cè)到差流并動(dòng)作，因此故障點(diǎn)在差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)；分析故障錄波器錄波，得到的結(jié)論的卻是一穿越性電流。從圖1可知主變差動(dòng)保護(hù)的保護(hù)范圍為主變本體及本體至獨(dú)立TA之間的一段引線(xiàn)，故障錄波器錄波范圍為主變套管TA內(nèi)部，由此可以推斷，主變本體內(nèi)部無(wú)故障，故障點(diǎn)應(yīng)位于220kV套管TA與220kV獨(dú)立TA之間。故障電流分布做如下分布，如圖5所示。

圖5 故障電流分布圖

3 現(xiàn)場(chǎng)檢查

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，故障部位位于220kV側(cè)A相套管下瓷套金屬延伸管內(nèi)，故障原因?yàn)锳相套管下瓷套部位電容屏絕緣擊穿。500kV系統(tǒng)故障電流經(jīng)主變500kV側(cè)套管TA—變壓器繞組—220kV側(cè)套管TA至故障點(diǎn)入地，因此流過(guò)主變500kV側(cè)套管、220kV側(cè)套管的電流為一穿越性電流；220kV系統(tǒng)故障電流回路為套管導(dǎo)桿—故障點(diǎn)—金屬延伸管—變壓器法蘭—經(jīng)變壓器油箱入地，套管TA并未感受到來(lái)自220kV系統(tǒng)的故障電流。綜上分析，經(jīng)過(guò)主變高、中壓側(cè)套管TA電流為一穿越性電流；而由于故障點(diǎn)位于中壓側(cè)套管瓷套部位，屬于差動(dòng)保護(hù)范圍，因而差動(dòng)動(dòng)作。與先前分析完全吻合。

4 結(jié)束語(yǔ)

主變故障錄波器的故障錄波不僅在常規(guī)分析變壓器故障類(lèi)型中起著作用，通過(guò)對(duì)主變保護(hù)裝置本身錄波和故障錄波器錄波的綜合分析，進(jìn)行慎密地計(jì)算判斷，亦可以準(zhǔn)確地顯示變壓器故障點(diǎn)，給變壓器故障處理提供很好的參考，從而使得變壓器故障得以盡早處理，恢復(fù)運(yùn)行。而且從設(shè)計(jì)的角度，故障錄波器采用套管TA，主變保護(hù)裝置采用獨(dú)立TA，這種交叉設(shè)計(jì)的思路對(duì)于綜合判斷故障位置具有較好的參考價(jià)值。

[1]國(guó)家電力通信調(diào)度中心.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)用技術(shù)問(wèn)答[M].北京：中國(guó)電力出版社，2000.

[2]王維儉.電氣主設(shè)備繼電保護(hù)原理應(yīng)用[M].北京：中國(guó)電力出版社，2001.