國網(wǎng)安徽省電力公司電力科學(xué)研究院 尹睿涵 吳 杰 吳興旺 丁國成 國網(wǎng)安徽省電力有限公司 謝 佳 國網(wǎng)蕪湖供電公司 劉虎城

2019年4月21日09時26分，220kV 某變電站#2主變縱差保護(hù)動作，主變?nèi)齻?cè)斷路器2802跳閘、502跳閘、302跳閘。該變電站主接線圖如圖1所示，#2主變220kV 側(cè)通過2802斷路器帶母線，110kV 側(cè)通過502斷路器帶母線，35kV側(cè)通過302斷路器帶母線。該220kV 主變?yōu)樽择钭儔浩鳎行渣c直接接地運行，型號為OSFPSZ9-120000/220，出廠編號為2000-056，投運時間為2001年5月。2017年4月完成主變間隔例行試驗，試驗結(jié)果正常。

1 相關(guān)檢查和試驗情況

當(dāng)日對該220kV 主變進(jìn)行檢查：主變本體（含瓦斯繼電器、壓力釋放閥）及三側(cè)的開關(guān)、電流互感器、避雷器外觀進(jìn)行檢查未發(fā)現(xiàn)異常。主變低壓側(cè)出口均進(jìn)行了絕緣化處理；對主變本體、2802電流互感器三相和502電流互感器三相取油樣進(jìn)行色譜分析，結(jié)果分別為CH48.2/1.0/1.4、C2H49.8/0.0/0.2、C2H63.4/0.0/0.0、C2H20.0/0.0/0.0、H20.0/27/16、CO 226/52/92、CO21382/241/235，結(jié)論合格；對該220kV 主變進(jìn)行繞組直流電阻試驗、套管介損/電容量試驗、頻響法繞組變形和低電壓阻抗試驗，結(jié)果正常。對2802、502電流互感器進(jìn)行絕緣電阻試驗、套管介損/電容量試驗，結(jié)果正常。對三側(cè)避雷器進(jìn)行絕緣電阻試驗、泄漏電流試驗，結(jié)果正常。

通過以上試驗、化驗結(jié)果，判斷本次差動保護(hù)動作不是由主變內(nèi)部故障或相應(yīng)的電流互感器、避雷器本體故障引起。

該主保護(hù)啟動時間為04月21日09點26分35秒860毫秒；20毫秒時縱差保護(hù)動作，跳開2802、502、302開關(guān)。主變故障錄波裝置與保護(hù)同一時刻啟動，開始錄波。故障錄波裝置中110kV 母線的電壓如圖2所示，從上至下分別為110kV 母線A 相、B 相、C 相電壓。可知A 相母線電壓出現(xiàn)突降，持續(xù)時間65ms 左右。其余母線電壓未發(fā)生突降。

圖2 故障錄波裝置中110kV 母線電壓

故障錄波裝置中主變220kV 側(cè)、110kV 側(cè)電流波形如圖3所示，從上至下波形分別為220kV 側(cè)A 相、B 相、C 相、零序電流和110kV 側(cè)A 相、B相、C 相、零序電流?？芍?20kV 側(cè)A 相電流與220kV 側(cè)零序電流相位相同，幅值顯著高于B 相、C 相；110kV 側(cè)A 相電流與110kV 側(cè)零序電流相位相同，幅值顯著高于B 相、C 相。疑似220kV 側(cè)A 相或110kV 側(cè)A 相發(fā)生了單相短路接地故障。

主變保護(hù)裝置中，主變220kV 側(cè)、110kV 側(cè)電流波形如圖4所示，從上至下分別為110kV 側(cè)C 相、B 相、A 相電流，220kV 側(cè)C 相、B 相、A 相電流，縱差C 相、B 相、A 相差流。A 相差流3.129A，B相差流0.022A，C 相差流3.109A?？芍褐髯?20 kV 側(cè)A 相有較大電流流過，換算到一次側(cè)電流峰值為5000A 左右；主變110kV 側(cè)A 相電流較小；主變220kV 側(cè)A 相電流與A 相差流相位相同，與C 相差流相位相反。疑似220kV 側(cè)A 相發(fā)生了單相短路接地故障。

進(jìn)一步觀察差流情況[1-2]可知，220kV 側(cè)A 相電流與A 相差流相位相同、與C 相差流相位相反。三相差流AD、BD、CD的計算公式如下：AD=(AHBH)×KH+(AM-IBM)×KM+AL×KL、BD=(BH-CH)×KH+(BM-CM)×KM+BL×KL、CD=(CH-AH)× KH+(CM-AM)×KM+CL×KL，其中AH、BH、CH為高壓側(cè)電流，AM、BM、CM分別為中壓側(cè)電流，AL、BL、CL分別為低壓側(cè)電流，KH、KM、KL分別為高、中、低壓側(cè)的平衡常數(shù)。由圖4可知AH顯著高于其他電流值，可推得AD=(AH)×KH、CD=(-AH)×KH，即高壓側(cè)A 相電流與A 相差流相位相同，與C 相差流相位相反，與保護(hù)波形圖相吻合。

2 故障原因分析與確認(rèn)

在主變保護(hù)裝置和故障錄波裝置中，110kV 側(cè)A 相出現(xiàn)大小差別顯著的現(xiàn)象。原因在于該220kV主變保護(hù)裝置的電流信號取自于斷路器電流互感器，而故障錄波裝置的電流信號取自于主變套管電流互感器。在故障錄波裝置中110kV 側(cè)A 相電流較大，表明流經(jīng)主變套管的電流較大；而主變保護(hù)裝置中110kV 側(cè)A 相電流較小，表明流經(jīng)斷路器電流互感器的電流較小，電流在流經(jīng)110kV 側(cè)A 相主變套管至斷路器電流互感器的過程中發(fā)生了分流。結(jié)合110kV 母線電壓突降的情況推測110kV 側(cè)A 相主變套管至斷路器電流互感器的連接線路上發(fā)生了單相接地故障。故障時電流示意圖如圖5所示，110kV側(cè)A 相主變套管電流I套為短路接地電流I短與流過502斷路器電流I斷之和。

通過以上分析確認(rèn)故障范圍后，對該范圍內(nèi)的一次引線進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)該主變110kV 側(cè)龍門架頂端A 相跨線的反弓線上端有明顯的異物放電痕跡，呈散點放射狀，并在龍門架耐張絕緣子串球頭部位置發(fā)現(xiàn)白色放電痕跡。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，該故障點臨近的變電站圍墻外異物堆積，周邊的小樹上有多處異物懸掛，存在著較大的漂浮物風(fēng)險。

3 結(jié)論與建議

故障發(fā)生當(dāng)日，該變電站處于強降雨和陣風(fēng)的環(huán)境中。此時一次引線上形成一層水膜或者布滿水滴，使得引線的起暈電壓降低[3]，導(dǎo)致引線周邊發(fā)生尖端放電，進(jìn)一步加劇了引線周邊電場的不均勻程度。故障點臨近的變電站圍墻外漂浮物較多，在陣風(fēng)影響下，飄至故障點附近，在不均勻電場中發(fā)生局部放電并迅速發(fā)展成對絕緣子球頭擊穿。異物在瞬間的強電場下發(fā)生分解，部分散落在引線上留下痕跡。該變電站運行環(huán)境缺乏有效治理[4-5]是本次故障的關(guān)鍵誘因，為避免類似問題再次發(fā)生，提出如下建議：

充分認(rèn)識變電站運行環(huán)境問題的反復(fù)性和重要性。變電站運行環(huán)境隨著時間的推移、天氣的變化在不斷改變，如異物風(fēng)險得不到及時管控，易發(fā)生異物短路故障。應(yīng)加強與地方政府的溝通、協(xié)調(diào)，依法依規(guī)地及時處置變電站周邊異物（民房、廢品收購站、塑料大棚、垃圾堆場）風(fēng)險。

建立常態(tài)化的變電站運行環(huán)境治理機制。明確治理周期。每年定期開展兩次變電站運行環(huán)境巡視和整改，收到惡劣天氣特別是大風(fēng)預(yù)警時應(yīng)安排特巡；形成整改閉環(huán)。對排查發(fā)現(xiàn)的問題應(yīng)建檔保存，逐項落實責(zé)任人、整改措施、整改時間；以檢查、考核促進(jìn)整改落實。將變電站運行環(huán)境的排查、整改情況納入考核范疇。

變電站運行環(huán)境監(jiān)督關(guān)口前移。在新（改、擴(kuò)）建變電站設(shè)計、施工、驗收環(huán)節(jié)中，落實運行環(huán)境治理要求，一旦發(fā)現(xiàn)問題及時整改，避免后續(xù)因停電困難導(dǎo)致問題遺留。