一起110kV變電站主變差動保護跳閘的分析

摘 要：論述某110kV變電站1號主變由于主變低壓側避雷器故障引起主變差動保護動作的故障，并對故障進行了分析及對策探討。

關鍵詞：主變；差動保護；避雷器；故障分析

變壓器是電力系統中最重要的設備之一，它的正常運行與否直接影響電力系統的安全穩定運行。主變差動保護是變壓器的主要保護手段；基本原理是反應被保護變壓器各端流入和流出電流的差，在保護區內故障，差動回路中的電流值大于整定值，差動保護瞬時動作；而在保護區外故障，主變差動保護則不應動作，其主要反映變壓器內部相間故障、高壓側單相接地短路及匝間層間短路故障，其保護范圍亦涵括變壓器各側電流互感器之間的一次電氣部分。本案例發生在某110kV變電站，雷雨天氣時，由于主變低壓側避雷器故障，產生的不平衡電流使主變差動動作。

1 故障前110kV變電站系統運行方式

某110kV變電站正常運行情況下：有110kV、35kV、10kV三個電壓等級，事故當天，運行方式為：該變電站110kV 152開關熱備用，110kV 153開關運行，通過110kV分段112開關110kVⅠ段、Ⅱ段母線并列運行。1、2號主變并列運行。35kV、10kVⅠ段、Ⅱ段母線并列運行。

2 事件經過

×年×月×時58分，該站主控室警鈴喇叭響，控制屏“差動保護動作”光字牌亮，1號主變三側斷路器綠燈閃光，1號主變三側負荷指示為零，保護裝置顯示：差流越限告警信息。1號主變RCS-9671B差動保護裝置動作信息：X年X月X日21：01分09MS，1號主變比率差動動作。動作電流5.51Ie，相別為BC。1號主變差動保護跳110kV101、35kV501、10kV901開關。

3 事故處理檢查情況

二次檢修班負責人接到地調通知該站1號主變差動保護動作情況后立即出發到達現場。經檢查1號主變保護裝置故障報文為BC相短路，比例差動動作，故障電流5.51倍Ie，動作時間X月X日21時01分。故障錄波裝置報文BC相電流、電壓發生突變。檢修人員對1號主變及三側設備進行了仔細檢查，在對1號主變本體檢查中發現10kV母線橋側C相避雷器有明顯燒損痕跡，B相有產弧痕跡。判斷故障點為BC相避雷器近區短路導致。1號主變保護裝置保護定值：差動電流啟動值1.05A（0.3Ie），差動速斷定值21.0A（6Ie），故障電流是5.51Ie（19.285A）達到比率差動動作值，未達到差動速斷動作值，保護比率差動動作，1號主變保護動作正確。檢修人員及時更換ABC三相避雷器及計數器，同時電氣試驗人員對1號主變進行檢查。試驗人員按照輸變電設備狀態檢修試驗規程及相關反措要求，認真對近區遭受故障的該變電站1號主變進行了診斷性試驗，試驗項目如下：短路阻抗測量、繞組頻率響應分析、主變本體介損及電容量測試、絕緣油診斷性試驗（油簡化試驗及色譜分析）、繞組直流泄漏電流測量、繞組絕緣電阻、直流電阻測試等，所有試驗數據均合格、良好，初步判斷主變內部并未發生繞組變形。

4 事故分析

通過對診斷性試驗數據及故障電流、運行情況、主變抗短路能力等的綜合分析，判斷110kV間隔變電站1號主變在此次主變近區故障、差動保護動作的情況下，主變內部并未發生繞組變形及故障。

對該變電站1號主變10kV側母線橋已受損的三只避雷器進行了試驗，三只避雷器絕緣均合格，除外觀嚴重損壞的那只避雷器直流泄漏試驗不合格外，其余兩只避雷器均試驗合格。初步判斷避雷器不是閥片損壞引起的貫通性故障。

因此懷疑此次故障屬于避雷器閥片側閃故障，對故障避雷器進行研究，如圖1所示，發現其硅橡膠外套破裂，沿避雷器閥片側面有明顯電弧通道，閥片未劣化，若其劣化，并導致避雷器擊穿，則故障應表現為閥片爆炸而不是側閃。避雷器閥片與絕緣筒間存在氣隙，而空腔的呼吸作用易導致潮氣入侵，潮氣聚集于閥片側面而使側面絕緣強度下降，在雷擊過電壓作用下，沿閥片側面發生閃絡后形成電弧通道。閥片發生側閃的主要原因是密封不良導致潮氣入侵、閥片側面的絕緣釉受損或閥片與外側絕緣間的界面不良等而導致側面絕緣強度低。由于主變低壓側避雷器故障，產生的不平衡電流使主變差動保護動作。

5 對今后的預防措施建議

5.1 進一步加強梳理生產管理流程，明確設備驗收投運遺留問題的管理職責及處理流程，防止設備帶病運行。

5.2 建議對主變三側避雷器改裝帶有避雷器泄漏電流在線監測儀裝置的計數器。

5.3 對避雷器泄漏電流的巡視是發現缺陷的基礎，定期對避雷器泄漏電流進行分析，發現異常情況應及時采取措施。

5.4 對已發生爆炸或有重大缺陷的同廠同期產品，要密切注意其交流泄漏電流的變化。

5.5 避雷器在線紅外診斷是檢測避雷器缺陷行之有效的技術手段和重要方法。它具有不停電、不取樣、不接觸，直觀、準確、靈敏度高及應用范圍廣等優點，是避雷器重要的在線檢測方法。

6 結束語

運行檢修人員在處理主變差動保護動作跳閘故障時，一定要遵守故障處理原則，結合診斷性試驗數據及故障電流、運行情況、主變抗短路能力、三側設備故障情況等綜合分析，才能準確分析查明故障原因，為避免以后發生類似故障提供經驗。

參考文獻

[1]廖自強，余正海.變電運行事故分析及處理[M].北京：中國電力出版社，2004.

[2]陳化鋼.電力設備預防性試驗方法及診斷技術[M].北京：中國科學技術出版社，2001.

作者簡介：曾生健（1986-），男，漢族，瀘州人，本科學歷，主要從事電力系統高壓試驗工作。