一起6kV變壓器跳閘故障的技術(shù)分析

【摘 要】 本文詳細(xì)闡述了一起6kV變壓器跳閘故障經(jīng)過(guò)，通過(guò)繼電保護(hù)分析和電氣原理分析，找出跳閘事故的原因，為避免類似事故發(fā)生，采取必要措施。

【關(guān)鍵詞】 接地 故障 分析

引言

大慶石化某公司某廠變電所為6kV/380V高低壓變電所，建成于2012年3月。本所試運(yùn)行期間發(fā)生一起本所變壓器跳閘故障。經(jīng)調(diào)查和技術(shù)分析后，這是一起低壓分支母線單相接地引起本所變壓器過(guò)流保護(hù)跳閘的事故。

1. 事故情況

2012年5月18日凌晨3時(shí)，H26變電所2#變壓器跳閘，故障信號(hào)為反時(shí)限過(guò)流，A、B相電流為477A，C相電流為25A。查找低壓分支母線后，發(fā)現(xiàn)分支母線上側(cè)C相附近有一閑置螺栓，且螺栓已變色，母線有放電燒穿現(xiàn)象，證明C相經(jīng)螺栓對(duì)地放電。事故原因確定為低壓分支母線單相接地引起的6kV變壓器過(guò)流保護(hù)動(dòng)作跳閘。

2. 技術(shù)分析

事故發(fā)生后。車間技術(shù)人員從以下幾點(diǎn)進(jìn)行了繼電保護(hù)分析，一是低壓分支母線故障產(chǎn)生越級(jí)跳閘，低壓進(jìn)線開關(guān)保護(hù)未動(dòng)作原因；二是單相接地引起的電氣故障為什么綜保顯示的是反時(shí)限過(guò)流動(dòng)作。

2.1保護(hù)計(jì)算分析

本所變壓器型號(hào)為S11-M-800/6，額定電流為Ie=77/1155A，綜保配置型號(hào)為MiCOM P141，設(shè)置了電流速斷保護(hù)、定時(shí)限過(guò)流保護(hù)、反時(shí)限過(guò)流保護(hù)、單相接地保護(hù)。CT變比為150/1。反時(shí)限過(guò)流保護(hù)設(shè)定啟動(dòng)值為0.59A，3倍0.5s。曲線公式為t≥ 13.5·τ/（I/Idzj-1） τ=0.07。

低壓進(jìn)線開關(guān)速斷值設(shè)定為7.6倍的開關(guān)額定值，開關(guān)額定電流值為1600A，所以速斷設(shè)定值為12160A。開關(guān)短延時(shí)設(shè)定為2.3倍開關(guān)額定電流，為3680A，0.4秒定時(shí)限。變壓器AB兩相短路時(shí)一次側(cè)電流為477A，二次側(cè)電流為7155A，小于低壓進(jìn)線開關(guān)速斷值12160A，所以低壓進(jìn)線開關(guān)速斷保護(hù)沒有動(dòng)作。變壓器AB兩相短路時(shí)電流為477A/150=3.18A，大于反時(shí)限過(guò)流保護(hù)啟動(dòng)值0.59A，動(dòng)作時(shí)間為

t=13.5·0.07/（3.18/0.59-1）=0.21s

故障發(fā)生時(shí)0.21秒內(nèi)，高壓綜保過(guò)負(fù)荷反時(shí)限已動(dòng)作，而低壓進(jìn)線開關(guān)短延時(shí)設(shè)定為3680A，0.4秒定時(shí)限，故障時(shí)間小于短延時(shí)設(shè)定時(shí)間，所以開關(guān)短延時(shí)沒有動(dòng)作。

從以上的計(jì)算分析可以看出，變壓器的定值設(shè)定與低壓進(jìn)線開關(guān)的定值設(shè)定不匹配，故障發(fā)生時(shí)，越級(jí)跳閘到變壓器一次側(cè)，低壓進(jìn)線開關(guān)設(shè)定的定值沒有起到選擇性保護(hù)作用，為此，重新設(shè)定低壓進(jìn)線開關(guān)的短延時(shí)保護(hù)定值為：4Ir=4*1280=5120A，0.2S。

2.2故障原理分析

本故障為中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)單相接地時(shí)的運(yùn)行分析。

電網(wǎng)的每一相與大地之間都具有一定的電容，均勻分布在導(dǎo)線全長(zhǎng)上，線路經(jīng)過(guò)換位等措施后對(duì)地電容基本上可以看作是平衡對(duì)稱的。當(dāng)電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，各相對(duì)地電容平衡，線路良好，如圖1所示：

若發(fā)生單相非實(shí)接地，持續(xù)的金屬性放電，可使周圍有限空間內(nèi)分布大量金屬性蒸汽，使其余沒有接地相產(chǎn)生短路，產(chǎn)生較大的相間短路電流，如本次接地變壓器一二次測(cè)電流為477/7155A，從而使保護(hù)裝置打出過(guò)流報(bào)警信號(hào)動(dòng)作，造成大面積停電。間歇放電相最大電流為變壓器負(fù)荷電流，如本次故障變壓器一次測(cè)C相電流為25A。若接地為實(shí)接地，接地相電流應(yīng)為220V/2×4Ω。如圖1所示，常時(shí)間接地運(yùn)行會(huì)造成，單相設(shè)備停電，三相設(shè)備跑單相而燒損。

因此單相接地故障如不能及時(shí)保護(hù)動(dòng)作引起故障實(shí)際上就是短路故障，因此變壓器綜保顯示的保護(hù)信號(hào)為反時(shí)限過(guò)流保護(hù)。

3. 相應(yīng)措施

為避免變壓器二次側(cè)接地造成嚴(yán)重事故，可在變壓器中性線上裝設(shè)接地電流檢測(cè)裝置，用于報(bào)警或跳閘。加強(qiáng)配電柜安裝過(guò)程中質(zhì)量監(jiān)督，防止連接螺栓松動(dòng)和有異物殘留配電柜中，造成接地事故。

參考文獻(xiàn)：

[1] DL/T 620-1997，交流電氣裝置的過(guò)壓保護(hù)和絕緣配合[S].

[2] DL/T 621-1997，交流電氣裝置的接地[S].

作者簡(jiǎn)介：田玉英，男、電氣工程師、大學(xué)、電氣自動(dòng)化專業(yè)，研究方向電氣工程。

蔡翠佳，女、電氣工程師、大學(xué)、電氣自動(dòng)化專業(yè)，研究方向電氣工程。

李平杰，女、電氣工程師、大學(xué)電氣自動(dòng)化專業(yè)，研究方向電氣工程。

（作者單位：大慶石化公司水氣廠）