胡武炎，喬龍洋

（國網(wǎng)安徽省電力公司檢修公司蕪湖分部，安徽 蕪湖 241007）

一起500 kV主變壓器35 kV側單相接地故障分析

胡武炎，喬龍洋

（國網(wǎng)安徽省電力公司檢修公司蕪湖分部，安徽 蕪湖 241007）

不接地系統(tǒng)的單相接地故障會給電網(wǎng)帶來嚴重影響，現(xiàn)場運維人員必須掌握相應的查找處理方法，及時消除故障，以免引起事故擴大，造成設備和電網(wǎng)的嚴重損壞。首先描述此類故障的特征，指出了相關電氣量的變化情況；其次詳細介紹一起 500 kV主變壓器35 kV側單相接地故障的查找、處理過程和處理方法，對建立相似故障的處理流程提供參考依據(jù)；總結該故障查找過程的不足，提出一種更有效的故障查找方法，能夠提高今后類似故障的處理效率。

故障；不接地系統(tǒng)；紅外測溫技術；主變壓器

0 引言

電力不接地系統(tǒng)運行過程中，一次設備單相接地故障時有發(fā)生，會影響電網(wǎng)正常運行甚至導致設備損壞，必須及時消除［1］。如果缺乏對接地故障的辨別能力，發(fā)生故障后，運維人員會盲目查找，不但延長故障發(fā)現(xiàn)時間，而且還可能因未及時找到接地點而引起事故擴大，造成更大的損失。所以，運維人員必須首先了解不接地系統(tǒng)單相接地故障特點，能識別故障類型。其次，還應掌握正確的查找處理方法，以快速找到故障并消除。文獻［2-4］提出查找單相接地故障的方法，但主要應用在線路上。提出變電站內(nèi)單相接地故障的查找方法，并驗證該方法的有效性。

1 單相接地故障特征

系統(tǒng)正常運行時，各相電壓幅值相等，相序為正相序，中性點電壓為零，電網(wǎng)中不會出現(xiàn)零序電壓與電流。系統(tǒng)單相接地故障時，電氣量的變化會因接地類型不同出現(xiàn)差異。

1.1 單相金屬性接地

交流電力系統(tǒng)中，相與相、相與地之間存在相間、相地電容，發(fā)生單相接地故障時，其電路如圖1所示，其中相間電容對本文討論內(nèi)容影響不大可略去。

A相金屬性接地，即接地電阻Rd=0，A相對地電壓Uad=0 V，中性點對地電壓相量Un=-Ua，B相對地電壓相量Ubd=Un+Ub=Ub-Ua=Uba，C相對地電壓相量Ucd=Un+Uc=Uc-Ua=Uca。故不接地的B、C相對地電壓上升為線電壓，接地相對地電壓為零，系統(tǒng)線電壓保持不變，中性點電位發(fā)生偏移，大小為相電壓Ua，方向與其相反，相量如圖2所示。

圖1 單相接地故障電路

圖2 不接地系統(tǒng)A相金屬性接地時電壓向量

1.2 單相非金屬性接地

2 2號主變壓器35 kV側一次設備接線

500 kV 2號主變壓器35 kV側一次設備接線如圖3所示，從圖3可以看出，2號主變壓器35 kV側為Δ接線，通過匯流母線接入35 kV母線，匯流母線上接有1組避雷器，用于保護主變壓器低壓側，35 kV母線上接有1號、2號、3號、4號4臺低抗、1臺2號站用變壓器及1組電容式電壓互感器。故障發(fā)生時，低壓側設備均處于運行狀態(tài)。

圖3 2號主變壓器35 kV側一次設備接線

3 故障發(fā)生過程

10月6日15∶15，后臺監(jiān)控機發(fā)“2號站用變壓器保護屏RCS-9621C裝置運行報警”、“2號主變壓器保護A柜35 kV零壓漂移信號”、“2號主變壓器保護B柜35 kV零壓漂移信號”。運維人員立即前往500 kV保護小室，查看2號站用變壓器保護屏上保護裝置顯示：裝置報警，接地報警；2號主變壓器保護A（PST-1201A）、B（PST-1201B）柜上裝置顯示零壓偏移，現(xiàn)場無法復歸告警信號。隨后，運維人員前往2號主變壓器35 kV側設備區(qū)，做好相應安全措施后，檢查一次設備外表，均未發(fā)現(xiàn)明顯異常。

4 故障查找與處理過程

根據(jù)信號情況，運維人員初步判定此次故障可能為35 kV母線電壓互感器支路設備故障 （如電壓互感器、限流電抗器等）或電壓互感器二次回路故障，隨后進行查找與處理。

4.1 查找二次回路

查看2號主變壓器 35 kV側母線電壓為Ua= 33.95 kV，Ub=1.35 kV，Uc=32.6 kV；打開電壓互感器端子箱，用萬用表測量電壓互感器二次空氣小開關處各相對地電壓為ua=97 V，ub=5 V，uc=97 V；測量2號站用變壓器保護及2號主變壓器保護屏內(nèi)電壓互感器二次小開關處各相對地電壓也為 ua=97 V，ub=5 V，uc=97 V?？梢钥闯?，從一次設備區(qū)電壓互感器端子箱到保護屏柜之間的電壓互感器二次線路良好，排除了二次回路問題。同時監(jiān)控機顯示的一次電壓和測量的二次電壓均表明A相和C相電壓近似為線電壓，B相電壓很小處在零與相電壓之間，故障表現(xiàn)出來的特征與前述不接地系統(tǒng)單相非金屬性接地故障相同，結合2號站用變壓器保護裝置接地報警等信號，判定此次故障為B相非金屬性接地。

4.2 排查電壓互感器支路設備

判定故障類型后，運維人員立即前往2號主變壓器35 kV側設備區(qū)，與35 kV側設備保持安全距離［6］，同時嚴禁接觸金屬設備，防止接觸電壓傷人。做好安全準備工作后，制定并執(zhí)行排查方案：使用望遠鏡再次檢查電壓互感器支路設備 （電壓互感器、限流電抗器、隔離開關及接地開關等），設備外表面無異常，未發(fā)現(xiàn)有異物短路接地現(xiàn)象；采用紅外熱像儀［7-10］，保持安全距離，對電壓互感器支路設備測溫，測溫結果顯示，設備溫度正常。最終在電壓互感器支路設備中，未找到故障點。

4.3 縮小接地范圍

由于現(xiàn)場下雨，為防止損壞紅外熱像儀，在電壓互感器支路排查結束后，采用拉路方法［11-12］尋找接地點。拉開支路后，若接地信號未消失，則立即閉合所拉開支路。取得調(diào)度許可后，運維人員先拉開321開關，發(fā)現(xiàn)接地信號未消失，立即閉合321開關。而后，依次拉開322、323、324及320開關，均未找到接地點。經(jīng)過排查，接地點所在范圍大大縮小，但剩余的設備如避雷器、支柱絕緣子等，無法用拉合支路法驗證。

4.4 確定接地點

在無法用拉合支路法驗證的情況下，再次采用紅外熱像儀對現(xiàn)場剩余設備進行紅外測溫，測溫結果顯示：2號主變壓器35 kV側匯流母線避雷器B相最高溫度為128℃，如圖4所示，A、C相為19℃，其余設備三相溫度也均在20℃左右。采用紅外測溫的同類比較法［13］分析，不難看出避雷器B相與A、C相溫度相差過大，據(jù)此可判斷2號主變壓器35 kV側接地點為35 kV側匯流母線避雷器B相。

圖4 35 kV側避雷器B相紅外圖像

4.5 接地點處理

將2號主變壓器轉為冷備用，低壓母線轉檢修。停電后運維人員借助絕緣梯近距離檢查避雷器B相，發(fā)現(xiàn)避雷器B相頂部有輕微裂縫，運維人員將情況匯報相關部門，配合專業(yè)檢修人員對避雷器進行更換。更換完成后，2號主變壓器由冷備用轉為運行，低壓母線恢復運行，各種報警信號消失，35 kV系統(tǒng)恢復正常運行。

5 故障分析

5.1 告警信號分析

2號站用變壓器保護屏RCS-9621C裝置運行報警。2號站用變壓器保護RCS-9621C裝置對系統(tǒng)接地的判定采用零序電壓3U0，35 kV側非金屬性接地后，3U0大于裝置的告警值，因此裝置會發(fā)出接地告警，并向后臺監(jiān)控機發(fā) “2號站用變壓器保護屏RCS-9621C裝置運行報警”信號。

2號主變壓器保護A柜35 kV零壓漂移信號、2號主變壓器保護B柜35 kV零壓漂移信號。35 kV側接地故障發(fā)生后，接地B相對地電壓接近零，中性點電位發(fā)生偏移，大小近似為相電壓，因此主變壓器保護會發(fā)出“35 kV零壓漂移信號”。

5.2 故障查找分析

故障的順利消除，證明了故障處理采用方法的正確性和有效性，但該故障查找過程中仍存在不足之處。提出更有效的故障查找方法，能夠提高今后類似故障的處理效率。

未全程使用紅外測溫檢測設備。絕大多數(shù)設備故障（如單相接地）會導致設備的溫度異常，通過檢測溫度可以判斷設備運行是否正常［14-17］。若此次故障查找過程中未中斷使用紅外測溫技術，則可避免拉合支路，節(jié)省拉合支路花費的時間和精力，故障消除的時間也會進一步縮短。

未優(yōu)先排查故障率較高的設備。避雷器由于長期耐受工頻電壓以及各種潮濕環(huán)境，電阻片容易老化和受潮，發(fā)生故障的概率較大［18-19］。故障避雷器裂縫位置處于頂部，且無泄漏電流監(jiān)測表，外觀檢查未發(fā)現(xiàn)異常，但在隨后的故障點查找中卻把對避雷器的排查放在后面，導致未能及時發(fā)現(xiàn)故障點。

總結此次故障處理的經(jīng)驗，今后查找類似故障時，可采用“紅外測溫技術優(yōu)先對故障率較高設備測溫”的方法，不僅能迅速鎖定故障點，進一步縮短故障消除時間，而且可以遠距離［20］確定設備運行情況，不必近距離查找，減小安全防護工作量，并保證人身安全。

6 結語

電網(wǎng)發(fā)生故障時，運維人員必須盡快查找并消除故障，防止事故擴大，造成更大損失，因此故障處理時應遵循一定的流程，以免故障處理無章法可循。500 kV主變壓器35 kV側故障處理應先檢查二次系統(tǒng)，后排查一次設備，同時，可采用紅外測溫技術優(yōu)先對故障率較高設備（如避雷器）進行測溫的方法，不僅能遠距離排查，保證人身安全，而且可進一步提高故障查找效率。

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Analysis on Single-phase Grounding Fault in 35 kV Side of the 500 kV Transformer

HU Wuyan，QIAO Longyang
（Wuhu Branch of Maintenance Company of Anhui Electric Power Company of State Grid，Wuhu 241007，China）

Single phase-grounding faults of the ungrounded system can cause serious impact on the power grid，operation and maintenance personnel must grasp the corresponding processing methods to find out the fault in time，so as to avoid severe damage to equipment and power grids caused by the expansion of the accident.Characteristics of the fault are described，and changes of relevant electrical quantities are pointed out.The detection and handling of a single-phase grounding fault in 35 kV side of the 500 kV main transformer are introduced in detail，which have good references for establishing treatment scheme for similar faults.Deficiencies of the fault detection process are summarized，and a more valid fault locating method is proposed，which can further improve the efficiency of fault handling for similar faults in future.

fault；the ungrounded system；infrared temperature-measuring technology；the main transformer

TM772

：B

：1007－9904（2017）04－0051－04

2016-12-24

胡武炎（1973），男，高級工程師，從事變電檢修業(yè)務管理工作；

喬龍洋（1987），男，工程師，從事變電運維工作。