(國網(wǎng)四川省電力公司天府新區(qū)供電公司，四川 成都 610021)

0 引 言

繼電保護裝置能夠在電網(wǎng)事故發(fā)生的第一時間隔離故障，并通過故障錄波記錄故障前后的電氣量[1-2]，同時對故障錄波的分析可以推演電網(wǎng)事故的發(fā)展過程，判斷保護是否正確動作，再結合一次設備的故障情況可以驗證分析的正確性。但針對復雜的電網(wǎng)事故，故障錄波的細節(jié)會成為事故分析的關鍵。下面針對一起因35 kV線路發(fā)生單相接地故障而引發(fā)的多重故障進行詳細的事故分析[3-7]。

1 事故簡述

2018年3月16日23時12分，某110 kV變電站35 kV饋線速斷保護動作，跳開線路斷路器，同時3號主變壓器比率差動保護動作，3號主變壓器三側103斷路器、303斷路器、903斷路器跳閘。事故變電站主接線如圖1所示。

圖1 事故變電站主接線

1.1 事故前運行方式

該站為單母分段接線方式，有3條110 kV進線，事故前152斷路器、153斷路器處于運行狀態(tài)，154斷路器熱備用。110 kV Ⅱ母、Ⅲ母并列運行，35 kVⅡ母、Ⅲ母并列運行，10 kV Ⅱ母、Ⅲ母硬連接與10 kV Ⅳ母分列運行。

1.2 事故現(xiàn)場及保護動作報告

巡視發(fā)現(xiàn)3號主變壓器303斷路器柜泄壓板被沖開，斷路器柜內有放電痕跡。停電后進柜檢查發(fā)現(xiàn)303斷路器B相CT炸裂。檢修人員對CT二次接線進行了詳細檢查，接線正確，未發(fā)現(xiàn)二次回路開路情況。保護動作情況見表1。

表1 保護動作情況

2 事件原因分析

2.1 保護動作情況分析

35 kV線路保護故障波形如圖2所示。從圖中可見，僅有C相故障電流流過線路斷路器CT。

圖2 35 kV 352斷路器保護故障錄波

從保護動作時序上可以看出，35 kV某線路352斷路器保護先于3號主變壓器差動保護動作，故圖2、圖3無時間重疊。圖4為35 kV 303斷路器故障波形圖。

圖4中：A點為35 kV某處發(fā)生BC相接地短路的時刻；B點為某線路故障跳閘的時刻；C點為35 kV某處發(fā)生BC相間短路的時刻；在D點時發(fā)展為三相短路；E點為3號主變壓器差動保護動作跳三側斷路器時刻。

圖3 3號主變壓器差動保護故障錄波

圖4 35 kV 303斷路器故障波形

結合圖2與圖4分析AB段故障，電壓波形一致(都是采用母線PT電壓)但故障電流不一致，該線路僅有C相故障電流；但總路斷路器存在B、C相故障電流且大小相等方向相反，符合相間短路特征。因此時僅有A相電壓升高為線電壓，B相電壓幾乎為0，C相仍為相電壓，推斷為B相接地、同時BC相間非金屬性短路故障(B相接地時C相電壓應上升為線電壓，但由于BC相間非金屬性短路產生壓降)。由于35 kV為不接地系統(tǒng)，單相接地故障時不應該有故障電流?？梢詳喽ㄏ到y(tǒng)發(fā)生了BC相間故障，但B相故障電流沒有流過該線路B相CT，僅有C相故障電流流過了該線路C相CT。由此推斷C相故障點在該線路，B相故障點在該線路B相CT保護區(qū)外。

BC段因該線路跳閘后，變成B相單相接地故障，B相接地故障在主變壓器差動保護動作后消失，說明B相單相接地故障點在303斷路器靠主變壓器側，后現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)303斷路器B相CT炸裂，可推斷此時的B相接地點就在此處。CD段由單相接地發(fā)展為BC相間短路，DE段由相間短路發(fā)展為三相短路故障?，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)303斷路器CT處三相均有灼燒痕跡，BC相更嚴重，即303斷路器CT為DE段故障點。

將故障起始時刻波形放大，如圖5所示，35 kV母線電壓突變過程為：C相電壓波形降低，而A、B相電壓均有向線電壓升高的短暫趨勢，該趨勢持續(xù)約0.5 ms，波形特征符合該線路C相接地故障導致A、B相電壓升高；而B相電壓出現(xiàn)峰值后迅速降低為0，這階段的暫態(tài)電壓波形特征符合303斷路器B相CT絕緣擊穿并接地。若先是303斷路器B相CT接地，則暫態(tài)電壓波形應該為B相電壓降低、AC相電壓升高，與實際波形不符合。所以可以推斷是該線路C相先發(fā)生接地故障進而引起303斷路器B相CT絕緣擊穿并接地，導致BC相發(fā)生異地接地短路。

圖5 故障起始時刻303斷路器錄波

表2 3號主變壓器差動保護部分參數(shù)

注：變壓器容量為50 MVA。

根據(jù)表2計算各側額定電流：高壓側Ih=2.2 A,中壓側Im=3.1 A,低壓側Il=3.4 A。

綜上分析，352斷路器保護及3號主變壓器差動保護均正確動作。

2.2 一次設備分析

該站3號主變壓器303斷路器柜為2012年3月生產，型號VED-40.5/1250-25，斷路器柜內35 kV電流互感器同為2012年3月生產，型號LZZBJ9-35。

從35 kV 303斷路器柜B相CT故障照片來看，CT內部存在多處氣隙，且內部導體焊接處表面不光滑，未采取電場屏蔽處理措施，內部導體處附近的環(huán)氧樹脂變色嚴重，疑為內部長期局部放電的結果。認定CT絕緣故障的主要原因為CT澆注工藝控制不當使內部形成多次氣隙，且一次導體電場處理不均勻使其存在長期局部放電[9]。

圖6 303斷路器B相CT炸裂現(xiàn)場

4 結 語

1)該事故因35 kV某線路C相接地故障導致變電站內3號主變壓器303斷路器B相CT絕緣擊穿并接地， BC相發(fā)生兩點接地短路故障，該線路C相故障電流達到保護動作定值，保護正確動作跳開352斷路器。3號主變壓器303斷路器B相CT因制造工藝問題，在線路故障時絕緣擊穿發(fā)生接地故障并引發(fā)主變壓器差動保護區(qū)外的相間短路，因CT受損故障電流波形畸變并達到差動保護定值導致3號主變壓器差動保護出口。

2)事故CT生產工藝存在問題，內部長期局部放電，破壞本身絕緣水平。但在事故前一年的預試工作中，高壓試驗數(shù)據(jù)均正常，暴露出預試手段不足的缺點。

3)事故初始分析過程中，從波形圖的電壓量來看，疑似發(fā)生B相接地，但C相電壓仍保持正常相電壓水平，且電壓異常的同時303斷路器B、C相有故障電流，即單相接地故障電氣特征在故障錄波圖上沒有反映，給事故分析帶來一些困擾。最終將起始時刻波形放大觀察發(fā)現(xiàn)C相接地故障先持續(xù)約0.5 ms，再導致B相接地。

4)通過計算差流的方式證明了CT故障點在差動保護范圍以外。