基于定性向量分析法的主變內(nèi)部故障分析

陳益

(云南電網(wǎng)公司昆明供電局，昆明 650011)

1 前言

110kV某變電站主變故障跳閘，主變比率差動(dòng)保護(hù)及本體重瓦斯保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)主變高、低壓側(cè)斷路器?，F(xiàn)場(chǎng)檢查主變差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)設(shè)備外觀無(wú)放電痕跡及其他異常情況，主變本體瓦斯繼電器內(nèi)部有約350ml氣體。從本站專(zhuān)用故障錄波器調(diào)取故障波形，可以看出主變高、低壓側(cè)電壓故障階段無(wú)明顯變化，但主變高壓側(cè)故障電流，A、B同相與C相相反，幅值為C相1/2，主變低壓側(cè)故障電流，B、C相幅值為A相1/2。

2 故障分析

首先從主變非電量保護(hù)動(dòng)作可以初步推測(cè)本次故障跳閘很可能因主變內(nèi)部短路故障導(dǎo)致，但具體故障狀況和故障性質(zhì)需通過(guò)進(jìn)一步保護(hù)動(dòng)作分析來(lái)確定。因主變差動(dòng)保護(hù)差流是經(jīng)過(guò)主變高、低壓側(cè)變比及Y－Δ接線方式折算后的相對(duì)電流差值，故事件調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)故障波形及故障序分量情況，采用定性分析的方式對(duì)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作過(guò)程進(jìn)行了分析論證。

2.1 高、低壓側(cè)電壓分析

故障過(guò)程中，主變高UA、UB、UC相電壓及低壓側(cè)Ua、Ub、Uc相電壓幅值及相位基本無(wú)變化，三相電壓平衡無(wú)故障特征，且故障序分量中僅有正序分量 (U1)，未出現(xiàn)負(fù)序 (U2)及零序(U0)故障分量，故可排除相間短路故障情況。

2.2 高、低壓側(cè)電流分析

故障過(guò)程中，主變高壓側(cè)IA、IB、IC相電流不平衡，但無(wú)零序電流 (3I0)，IA、IB幅值約為IC幅值的1/2，且IA、IB電流相位相同與IC相位相反。高壓側(cè)電流序分量中僅有正序 (I1)、負(fù)序(I2)分量，無(wú)零序故障分量 (I0)。

主變低壓側(cè)Ia、Ib、Ic相電流不平衡，無(wú)零序電流 (3I0)，低壓側(cè)電流序分量中僅有正序(I1)、負(fù)序 (I2)分量，無(wú)零序故障分量 (I0)。

因故障時(shí)主變中性點(diǎn)為直接接地方式，而故障量中未出現(xiàn)零序分量，可以排除接地故障情況。結(jié)合主變保護(hù)裝置差動(dòng)元件動(dòng)作、主變輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作及主變絕緣油檢測(cè)報(bào)告綜合分析，可以判斷主變內(nèi)部發(fā)生較為嚴(yán)重的C相匝間短路故障。

3 主變差動(dòng)保護(hù)裝置動(dòng)作原理分析

該變電站主變一次接線方式為Y/Δ11，主變差動(dòng)保護(hù)用高、低壓側(cè)電流互感器二次繞組接線采用Y/Y全星型方式，高、低壓側(cè)二次電流進(jìn)入保護(hù)裝置后，差動(dòng)保護(hù)軟件自動(dòng)進(jìn)行各側(cè)Y/Δ轉(zhuǎn)換及平衡系數(shù)調(diào)整折算?，F(xiàn)將差動(dòng)保護(hù)軟件內(nèi)部Y/Δ轉(zhuǎn)換關(guān)系還原至二次繞組接線以便于定性故障分析。主變內(nèi)部110 kV側(cè)C相繞組發(fā)生匝間短路故障，設(shè)110 kV側(cè)C相繞組匝間短路環(huán)內(nèi)一次電流為Ik，C相繞組一次電流為 (1－αIk)，則主變110 kV側(cè)Y繞組出線各相一次電流如下:

采用標(biāo)幺值折算后，主變10 kV側(cè)Δ繞組出線各相一次電流如下:

圖1 110kV側(cè)C相繞組發(fā)生匝間短路故障時(shí)差動(dòng)保護(hù)電流回路圖

流入差動(dòng)繼電器的各相差動(dòng)電流為:

在發(fā)生110 kV C相繞組匝間短路時(shí)，流入A相差動(dòng)繼電器差動(dòng)電流為0，流入B、C相差動(dòng)繼電器差動(dòng)電流幅值為，且相位相反，DIB、DIC差動(dòng)元件在達(dá)到整定定值時(shí)均會(huì)動(dòng)作，其波形的幅值和相位關(guān)系在保護(hù)裝置錄波圖可清晰看到。

4 一次設(shè)備受損分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)動(dòng)作信息分析及一次試驗(yàn)數(shù)據(jù)推斷主變內(nèi)部發(fā)生C相匝間短路，將該主進(jìn)行了吊罩檢查，具體情況如下:對(duì)主變吊罩檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)C相高壓繞組底部有碳黑，A、B相未發(fā)現(xiàn)異常。對(duì)C相高壓繞組解體后，在解開(kāi)高壓首端出線 (即高壓繞組中部出線)根部絕緣時(shí)，發(fā)現(xiàn)根部絕緣 (皺紋紙)有受潮。在C相高壓繞組高壓繞組圍屏有放電燒蝕痕跡，首端出線下方第2、3線段有匝間短路。C相調(diào)壓繞組、C相低壓繞組未見(jiàn)異常。通過(guò)以上對(duì)110 kV某變電站主變吊罩檢查及相關(guān)一、二次設(shè)備的情況分析，可以得出本次故障跳閘原因?yàn)橹髯僀相高壓繞組第2、3段線圈處受潮造成匝間絕緣受損，最終導(dǎo)致匝間短路故障。從保護(hù)裝置動(dòng)作記錄及波形分析可知，故障發(fā)生時(shí)主變保護(hù)裝置差動(dòng)電流值達(dá)到0.92 Ie(定值單整定值為0.5 Ie)，其值已大于啟動(dòng)值，導(dǎo)致主變比率差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。此次事件中主變保護(hù)裝置差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作正確。

5 結(jié)束語(yǔ)

以上通過(guò)對(duì)一次110 kV主變內(nèi)部匝間短路故障案例分析，研究了在事故事件調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)，針對(duì)無(wú)法從外觀上直觀、快速判斷主變內(nèi)部故障點(diǎn)及故障性質(zhì)的情況下，通過(guò)結(jié)合主變保護(hù)動(dòng)作信息及故障量分析，采用定性的向量分析驗(yàn)證的方法快速確定主變內(nèi)部短路故障性質(zhì)，為快速、正確制定現(xiàn)場(chǎng)搶修方案提供有力的技術(shù)支撐和理論依據(jù)。