一起220kV變壓器中性點(diǎn)故障原因分析

唐理壯

（國(guó)網(wǎng)重慶大足區(qū)供電有限責(zé)任公司，四川　重慶　402360）

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一起220kV變壓器中性點(diǎn)故障原因分析

唐理壯

（國(guó)網(wǎng)重慶大足區(qū)供電有限責(zé)任公司，四川重慶402360）

摘要：本文主要對(duì)某220kV變電站#2主變新投，在完成最后一次充電后，操作人員拉開220kV側(cè)中性點(diǎn)接地刀閘（#1主變中性點(diǎn)接地，空載運(yùn)行）。拉開瞬間，刀閘動(dòng)靜觸頭之間產(chǎn)生電弧，并隨刀閘電動(dòng)機(jī)構(gòu)的行進(jìn)持續(xù)燃弧，直至刀閘分開一定距離后，電弧熄滅。刀閘完全拉開后主變聲音異常變大，同時(shí)發(fā)現(xiàn)主變10kV側(cè)C相避雷器冒煙，隨即停運(yùn)#2主變。基于此，針對(duì)這些故障進(jìn)行原因分析。

關(guān)鍵詞：變壓器；故障原因；220kV

1　故障情況分析

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)：#2主變10kV側(cè)C相避雷器擊穿；# 2主變220kV側(cè)B相避雷器動(dòng)作2次，1mA直流參考電壓下降40%以上，泄露電流超過200μA。#2主變10kV側(cè)C相管母絕緣電阻明顯下降，懷疑導(dǎo)體與屏蔽層間絕緣已擊穿。

2　系統(tǒng)監(jiān)測(cè)及設(shè)備試驗(yàn)情況

2.1故障錄波分析

現(xiàn)場(chǎng)故障錄波分析認(rèn)為：①主變?cè)跀?shù)次充電合閘以及拉開中性點(diǎn)時(shí)均出現(xiàn)零序電流，且高壓B相無電流信號(hào)，初步判斷高壓B相存在缺相的可能；②合閘充電瞬間由高壓A、C相提供主變勵(lì)磁電流，B相缺相，無空載勵(lì)磁電流輸入，導(dǎo)致三相電流不平衡，從而產(chǎn)生零序電流，建議對(duì)該主變高壓側(cè)總路開關(guān)進(jìn)行全面檢查［1］。

2.2序量分析

主變高壓側(cè)各相電壓相量關(guān)系正常，各相電流滯后電壓90°，但B相電流缺失。

2.3諧波分析

主變拉開刀閘瞬間產(chǎn)生多次諧波，以2、3、4、5和6次諧波為順序，諧波量依次遞減。

2.4現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備試驗(yàn)情況

對(duì)2#主變高壓側(cè)母線及出線進(jìn)行通斷及絕緣電阻測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下：①通斷測(cè)試，操作斷路器處于分、合位，高壓B相通斷測(cè)試均顯示為斷開狀態(tài)，A、C相通斷測(cè)試結(jié)果正常；②絕緣電阻測(cè)試（5kV），操作斷路器處于分、合位，高壓B相絕緣電阻均顯示為17.8GΩ；③通過逐步縮小測(cè)量范圍，最終判定高壓B相2026隔離刀閘未合上。

打開高壓B相2026隔離刀閘氣室，發(fā)現(xiàn)刀閘傳動(dòng)機(jī)構(gòu)絕緣導(dǎo)桿破損，無法傳動(dòng)動(dòng)觸頭分合［2］。

3　故障原因理論分析

3.1穩(wěn)態(tài)分析

中性點(diǎn)拉開前,如圖1所示。

圖1 變壓器接線

運(yùn)用對(duì)稱分量法分析，中性點(diǎn)拉開后，變壓器接線方式為YYn0D11，高壓B相繞組失壓，中性點(diǎn)偏移，對(duì)地電壓為UA和UC矢量和的一半，即正常相電壓的一半，如圖2、3、4、5和圖6所示。

圖2 對(duì)稱分量法

圖3 對(duì)地電壓UA和UC

圖4 高壓側(cè)電流相量

圖5 高壓側(cè)電壓相量

圖6 低壓側(cè)電壓相量

圖7 中性點(diǎn)拉開后主變高壓側(cè)電壓

圖8 中性點(diǎn)拉開后主變中壓側(cè)電壓

3.2暫態(tài)分析

中性點(diǎn)過電壓：變壓器缺相運(yùn)行后，高壓中性點(diǎn)與地之間有零序電流通過，同時(shí)拉開過程中產(chǎn)生電弧，操作中性點(diǎn)相當(dāng)于切除電弧電流和零序電流。根據(jù)切除空載變壓器過電壓理論，開斷電弧電流和零序電流相當(dāng)于開斷小容量的感性負(fù)荷，如圖7、8、9所示。

圖9 中性點(diǎn)拉開后主變低壓側(cè)電壓

由于中性點(diǎn)刀閘不具備滅弧能力，且電動(dòng)機(jī)構(gòu)行程緩慢，造成持續(xù)燃弧，電弧由A、C相提供能量。根據(jù)研究表明，在開斷小電流時(shí)，勵(lì)磁電流往往在過零前被強(qiáng)制截?cái)?。電流突然截?cái)?，在繞組電感L上產(chǎn)生壓降L×di/dt極大，從而形成過電壓，如圖10、11、12所示。

圖10 暫態(tài)過程等值電路圖

圖11 切除空載變壓器典型過電壓波形

過電壓的傳遞：中性點(diǎn)過電壓具有零序電壓的性質(zhì)，并通過電容耦合傳遞到低壓側(cè)，如圖13。

圖12 中性點(diǎn)暫態(tài)過電壓仿真波形

圖13 電容耦合

4　結(jié)論

一是高壓B相避雷器動(dòng)作是由于中性點(diǎn)過電壓導(dǎo)致端部電壓升高，從而再次避雷器動(dòng)作。避雷器動(dòng)作兩次是由于中性點(diǎn)電弧重燃導(dǎo)致。二是低壓側(cè)c相避雷器動(dòng)作是由于傳遞過電壓導(dǎo)致，c相工頻電壓比a、b相大1倍，被擊穿概率更大。

高壓B相動(dòng)作時(shí)間未知，因此其動(dòng)作可能由于充電合閘引起，但本文認(rèn)為空充變壓器引起過電壓導(dǎo)致避雷器動(dòng)作的可能性較小，但不排除。

參考文獻(xiàn)：

［1］陸國(guó)俊.110kV和220kV變壓器中性點(diǎn)過電壓保護(hù)方式的選擇［J］.廣東電力，2003，16（1）：20-22

［2］陳銳，王書友，張德廣.110kV和220kV變壓器中性點(diǎn)過電壓及保護(hù)分析［J］.變壓器，2013，50（1）：33-37.

中圖分類號(hào)：TM772

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-5168（2016）02-0129-03

收稿日期：2016-01-28

作者簡(jiǎn)介：唐理壯（1983-），男，本科，工程師，研究方向：繼電保護(hù)/調(diào)度通信自動(dòng)化。

Cause Analysis of Neutral Point Fault of 220kV Transformer

Tang Lizhuang
（Its Dazu County of Chongqing Area Power Supply Co.Ltd.,Chongqing Sichuan 402360）

Abstract:This paper mainly on a#2 transformer substation 220kV new cast,after the completion of the fi?nal charge,the operator opened the 220kV side of the neutral point grounding tool(#1 main transformer neutral point grounding,no-load operation).In the moment,the arc was generated between the knife gate and the moving contact,and the electric mechanism of the knife gate electric mechanism continues to burn,until the knife gate was separated from a certain distance,the arc was extinguished.After the knife gate was completely open,the main abnormal sound became large,and found that the main transformer 10kV side C phase arrester smoke,then stopped the main transformer#2.Based on this,the causes of these failures were analyzed.

Keywords:transformer;failure cause;220kV