一起主变压器低压侧故障的分析与对策_陈强

由于 采 用 内 桥 接 线 方 式 时，线 路 断 路 器 往 往 不 设线路 保 护，线 路 故 障 由 上 级 ２２０ｋＶ 变 电 站 线 路 保 护 动 作 切 除 ，因 此 主 变 压 器 （简 称 主 变 ）差 动 保 护 、 低后备保护、高 后 备 保 护、母 联 断 路 器 保 护 与 上 级 ２２０ｋＶ 线路保护存在配合问题，配合不当时可能造 成保护不合理动作 。 ［３－８］
近日，某公司１１０ｋＶ 城中变电站１号主变低压 侧１０１断路器由于 过 热 引 起 相 间 短 路，因 保 护 配 置 不合理，在１号主变 高 后 备 保 护 装 置 故 障 未 正 确 动 作时，造 成 了 １０１ 断 路 器 ４ 次 通 过 累 计 ５ｓ以 上 的 故 障 电 流 ，最 终 烧 毁 ，同 时 也 造 成 了 全 站 失 电 。
第 ３９ 卷 第 ８ 期 ２０１５ 年 ４ 月 ２５ 日 ＤＯＩ：１０．７５００／ＡＥＰＳ２０１４０８１４００７
Ｖｏｌ．３９ Ｎｏ．８ Ａｐｒ．２５，２０１５
一起主变压器低压侧故障的分析与对策
陈 强１，邓 洁 清１，潘 建 亚１，范 永 璞２
（１．国网江苏省电力公司检修分公司，江苏省南京市 ２１１１００；２．国网江苏省电力公司扬州供电公司，江苏省扬州市 ２２５０００）
此 区 域 离 主 变 很 近 ，理 当 瞬 时 切 除 ，否 则 极 易 造 成主变通过很大的故障电流而损坏。因此宜将低压 侧断路器电流互感 器 改 装 在 断 路 器 母 线 侧，将 断 路 器包含在主变差 动 保 护 范 围 内，瞬 时 切 除。 断 路 器 柜内电流互感器的 安 装 在 技 术 上 没 有 难 题，虽 然 与 正常的接线方式不 符，但 可 以 保 证 主 变 低 压 侧 发 生 的 故 障 ，低 压 断 路 器 都 能 切 除 ，避 免 保 护 死 区 。
２ 故 障 分 析
２．１ 故 障 原 因 分 析 经现 场 检 查 及 保 护 分 析，确 定 此 次 事 故 的 原 因
为１号主变１０１断路器 Ｃ 相下方（主变侧）动静触头 存 在 接 触 不 良 ，而 当 时 １ 号 主 变 负 荷 很 大 ，导 致 接 触 点 严 重 发 热 ，动 触 头 的 触 指 弹 簧 失 去 弹 性 或 烧 断 ，触 指失去弹簧的束缚力而脱落，形成 Ｃ 相、Ｂ 相接地短 路。 ２．２ 保 护 动 作 过 程 分 析
对 于 １１０ ｋＶ 变 电 站 低 压 母 线，根 据 ＤＬ／Ｔ ５８４—２００７《３－１１０ｋＶ 电 网 继 电 保 护 装 置 运 行 整 定 规 程 》，其 保 护 配 置 原 则 为 ：“如 果 变 压 器 低 压 侧 母 线 无母线差动保护，高 压 侧 过 流 保 护 对 该 低 压 母 线 有
１１０ｋＶ 母 联 断 路 器 配 置 １ 套 ＲＣＳ９６１１ 型 保 护 ，作 为 母 线 充 电 时 的 充 电 保 护 ，正 常 运 行 时 退 出 。
１１０ｋＶ 侧配置一套 ＲＣＳ９６５１ 型 备 用 电 源 自 动 投 入 装 置 （简 称 备 自 投 ）。
１６４
陈 强 ，等 一 起 主 变 压 器 低 压 侧 故 障 的 分 析 与 对 策
故障中除城中变电站１号主变高后备拒动外， 其 他 保 护 、装 置 均 动 作 正 确 。
３ 保 护 分 析 与 对 策
金属铠装高压断路器柜是故障几率比较高的设 备 ，一 次 常 见 的 故 障 ，仅 仅 因 为 一 个 后 备 保 护 没 有 动 作，就造成了故障 切 除 时 间 较 长，且 重 复 冲 击，最 终 烧毁，同时造成了 全 站 失 电，说 明 在 保 护 设 计、配 置 及 整 定 上 存 在 一 定 的 问 题 ，值 得 进 一 步 分 析 ，并 采 取 必要的措施。 ３．１ 保 护 配 置 分 析
因１０ｋＶ 母线不设 母 差 保 护，低 后 备 是 母 线 的 主 保 护 ，但 低 压 侧 断 路 器 与 电 流 互 感 器 之 间 故 障 ，低 后 备 不 能 切 除 ，说 明 此 区 域 无 主 保 护 ，只 能 通 过 高 后 备经延时来切除。
虽然 主 变 高 后 备 能 反 应 此 故 障，但 已 是 保 护 变 压 器 安 全 的 最 后 一 级 跳 闸 保 护 ，且 动 作 较 长 （城 中 变 定值为２．１ｓ）。因 此，主 变 低 后 备 保 护 宜 增 加 一 个 跳主变各侧断路器 的 时 限，如 跳 开 低 压 侧 断 路 器 后 保护不返回，再经一 个 略 大 于 高 后 备 动 作 时 间 的 延 时 ，如 ２．２ｓ，跳 开 主 变 各 侧 断 路 器 ，作 为 特 定 的 低 压 侧断路器与电流互感器之间故障的后备。可以这样 理解，因为此处无 主 保 护，高 后 备 成 为 主 保 护，而 低 后备反过来作为高后备的后备。
如按此考虑，本 次 故 障 时，主 变 差 动 保 护 动 作， 瞬时切除。 ３．３ 主 变 低 后 备 保 护 分 析
主变低后备保护是低压母线主保护及低压出线 的后备保 护，电 流 取 自 低 压 侧 断 路 器 电 流 互 感 器。 故障时，城中变电站低 后 备 保 护 动 作，１．８ｓ跳 开 低 压 侧 １０１ 断 路 器 ，但 故 障 未 切 除 。
关 键 词 ：变 电 站 ；变 压 器 ；断 路 器 ；故 障 ；保 护 ；备 自 投
０ 引 言
在变 电 站 一 次 主 接 线 中，由 于 桥 接 线 方 式 使 用 断 路 器 比 较 少 ，而 且 结 构 简 单 ，投 资 少 ，占 地 小 ，故 在 ６～２２０ｋＶ 终端变电站中广泛 采 用 。 ［１］ 内 桥 接 线 母 联断路器（桥断路器）接 于 线 路 断 路 器 内 侧，线 路 停 送电比较方便，故较多使用在１１０ｋＶ 变电站中 。 ［２］
护，２２０ｋＶ 甲站、乙站相应线路各配置一套 ＰＳＬ６４１ 型线路保护，为３段式相间和接地 距 离、３ 段 式 零 序 电流保护。
１号主 变、２ 号 主 变 各 配 置 一 套 ＲＣＳ９６７９ 型 差 动保护，１套 ＲＣＳ９６８１型高后备保护、１套 ＲＣＳ９６８１ 型低后备保护、１套 ＲＣＳ９６６１型非电气量保护。
故障 时，高 后 备 保 护 交 流 采 样 插 件 流 过 故 障 电 流 ，插 件 损 坏 ，保ห้องสมุดไป่ตู้护 未 能 启 动 。
高后备保护拒动是本次故障扩大的直接原因， 否 则 ２．１ｓ切 除 故 障 。 ３．５ 备 自 投 装 置 分 析
故 障 前 ，备 自 投 工 作 在 “线 路 自 投 ”方 式 ，其 动 作 条 件 是 城 甲 １１０１ 线 路 无 压 、无 流 ，城 乙 １１０２ 线 路 有 压、无流且断路器 在 分 位，母 联 断 路 器 在 合 位，无 闭 锁输入，充电正常。备自投 动 作 后 跳 开 城 甲 线 １１０１ 断 路 器 ，合 上 城 乙 线 １１０２ 断 路 器 。
故障 前，主 变 高 后 备 保 护 交 流 采 样 插 件 采 样 异
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｅｐｓ－ｉｎｆｏ．ｃｏｍ １６５
２０１５，３９（８）
·工程应用·
常，装置告警指示灯 亮，站 内 计 算 机 监 控 系 统 发 “装 置异常”信号，但没有 发 “装 置 闭 锁”信 号，同 时 装 置 “运行指示灯”也 未 熄 灭。 故 障 分 析 时，运 行 人 员 反 映此信号已 出 现 多 次，但 都 能 复 归，故 没 有 引 起 重 视 ，也 没 有 及 时 消 缺 。
１ 故 障 经 过
１．１ 故 障 前 运 行 方 式 １１０ｋＶ 城中变 电 站 是 一 个 典 型 的 内 桥 接 线 终
端变电站。 １１０ｋＶ 城中变 电 站 故 障 前 运 行 方 式 如 图 １ 所
示，除城 乙 １１０２ 断 路 器、１０ｋＶ 母 联 １１０ 断 路 器 在 热 备 用 外 ，其 他 断 路 器 均 在 运 行 状 态 。
收 稿 日 期 ：２０１４－０８－１４；修 回 日 期 ：２０１４－１１－１９。
图１ １１０ｋＶ 城中变电站故障前接线 Ｆｉｇ．１ Ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｒｉｎｇ ｏｆ １１０ｋＶ Ｃｈｅｎｇｚｈｏｎｇ
ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ｂｅｆｏｒｅ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ
１．２ 保 护 配 置 城中 变 电 站 两 只 １１０ｋＶ 进 线 断 路 器 不 设 保
摘要：内桥接线是１１０ｋＶ 变电站广泛采用的电气主接线方式，介绍了一起内桥接线 的 １１０ｋＶ 变 电站主变压器低压侧故障相关保护的动作过程。该故障为主变压器低压侧断路器因触指长期过热 失去弹性，触头脱落造成相间短路，因 主 变 压 器 高 后 备 保 护 拒 动，上 级 ２２０ｋＶ 变 电 站 线 路 保 护 动 作并重合，备自投不合理动作，备 用 线 路 投 入，故 障 点 多 次 冲 击，造 成 低 压 断 路 器 烧 毁，全 站 失 电。 此故障具有一定的典型性，说明典型设计中保护配置存在一 定 问 题。 文 中 对 这 起 故 障 的 保 护 动 作 行 为 进 行 了 全 面 分 析 ，对 如 何 合 理 配 置 保 护 ，避 免 相 同 类 型 故 障 的 发 生 ，提 出 了 建 议 与 对 策 ，对 内 桥 接 线 变 电 站 的 保 护 配 置 与 整 定 、运 行 与 维 护 有 参 考 意 义 。
如按此考 虑，本 次 故 障 时，即 使 主 变 高 后 备 拒 动 ，主 变 低 后 备 保 护 附 加 时 限 动 作 ，２．２ｓ切 除 故 障 。 ３．４ 主 变 高 后 备 保 护 分 析
本 次 故 障 点 ，属 于 保 护 死 区 ，只 能 通 过 主 变 高 后 备 作 为 主 保 护 ，延 时 切 除 故 障 。
规程规定的灵敏系 数 时，在 变 压 器 的 低 压 侧 断 路 器 与高压侧断路器上配置的过流保护将成为该低压母 线的主保护与后备 保 护”，“变 压 器 电 源 侧 过 电 流 保 护的整定，原则上主 要 考 虑 为 保 护 变 压 器 安 全 的 最 后一级跳闸保护，同 时 兼 作 其 他 侧 母 线 及 出 线 故 障 的后备保护”［９］。因此城中变电站主变及 １０ｋＶ 保 护配置上是没有问题的。 ３．２ 主 变 差 动 保 护 范 围 分 析