220KV變壓器低壓側異相兩點接地分析

張偉軍

摘要：220kv變壓器低壓側異相兩點同時接地事故較為少見，而不同接地點中一點在變壓器差動保護范圍外、一點在差動保護范圍內并引起變壓器差動保護動作跳閘的事例更為少見也更加容易造成誤判。對220kv電網中的一起典型事故做了詳細分析，借助故障數據描述了事故時的故障現象，指出了對于此類故障的分析思路，對變壓器低壓側復雜事故的分析和判斷具有指導意義和參考價值。

1變壓器差動保護動作

2005年4月9日7：03，某山區變電站一臺正常運行中的220KV自耦變壓器差動保護動作，跳開主變三側開關，造成供電負荷損失。事故變電站電氣接線如圖1所示。

事故后主變保護裝置動作信號：#1主變保護屏發“Ⅰ差動”、“Ⅱ差動”、“Ⅰ-Ⅱ差動”動作信號，操作箱上跳閘指示燈亮，220KV、110KV故障錄波器啟動，220KV4846線路保護啟動。

2跳閘原因分析

由于檢查后沒有發現主變本體有明顯故障點，差動保護范圍內的主變三側引線等一次設備也沒有明顯的故障點，維護人員在對主變及站內其它一次設備檢查后也未能發現故障點，那么，主變差動保護是誤動嗎？根據現場情況，參照線路保護及主變保護裝置的故障錄波報告，確定分析思路：①故障發生在變壓器的哪一側？②主變三側電壓是否有突變？是否有零序電流？③是單相故障、相間故障還是相間接地短路故障？④找出故障點。

首先，分析4846線路保護故障錄波報告，主變跳閘時4846線路保護裝置啟動，保護裝置的故障錄波圖反應B、C相發生短路，B、C兩相電流增大，并且B、C兩相電流相位相反，故障持續時間約三個周波60ms。但是線路三相電壓對稱并且沒有明顯降低，線路保護未動作。據此可以初步斷定220Kv線路沒有發生故障，主變差動保護動作不是由220Kv側故障引起。

排除了主變高壓側故障可能性，對微機主變保護裝置的故障錄波報告進行分析發現：

1）主變保護裝置錄波報告顯示主變保護c相差動保護動作，主變差動保護CPU1的錄波數據顯示c相差動電流3.13A，制動電流2.55A，主變A相差動電流為0.03A，制動電流11.67A，B相差動電流為0.14A，制動電流為0A。主變差動保護CPU1、CPU2及CPU3的錄波報告。

2）主變保護裝置CPU1 CPU2 CPU3的瞬時值錄波報告，數據反映在主變差動保護動作瞬間，高壓側2801開關A相電流基本無變化，但是B、C兩相電流明顯增大，其中B相電流由正常時的0.7A增大到5.1A，C相電流由正常時的0.8A增加到4.5A，并且B、C兩相電流相位相差近180度，故障持續時間約60ms，即高壓側感受B、C相發生短路。比較可見，主變保護裝置采樣報告數據與4846線路保護故障錄波報告是吻合的，反應的故障狀況是一致的。

3）分析主變中壓測電流瞬時值數據可以發現，當主變保護動作跳閘時，主變中壓測110KV501開關三相電流完全對稱，仍為正常負荷電流。110KV故障錄波器反映三相電壓也對稱，沒有異常，因而判斷主變中壓測110KV系統無故障。可以推斷的是，由于該臺變壓器中壓測無電源，因而501開關不提供短路電流，否則中壓側B、C相電流在故障時也應該增大。

4）分析主變低壓側電流瞬時值數據，可有發現低壓側35KV301開關A相電流基本無變化，保持正常負荷電流。但是B相電流由負荷電流1.5A增至最大13.9A，同時C相電流由正常負荷電流1.6A增至最大2.6A。可以計算出在同一采樣時刻出現零序電流（差動保護CPU1采樣值）CPU2 CPU3的采樣數據反映完全一樣的趨勢。根據主變低壓側B、C兩相電流瞬時值同時增大并且相位相同，初步判定主變35Kv側發生了B、C兩相兩點同時接地短路。

5）如果推斷主變35 Kv側發生B、C兩相同時接地短路，那么理論上應有Ib3=Ic3，如何解釋B、C兩相電流的數值大小不等呢？分析認為，Ib3與Ic3不等的原因與主變35KV系統接地點位置有關，定性分析可以確定35KV系統的兩個接地點中一個在變壓器差動保護范圍內部，另一個在差動保護范圍外部。

定性分析認為，主變35KV出線B相的接地點在主變差動保護范圍之外，因此B相的接地電流對主變差動保護來說只是穿越性電流，由于全部接地短路電流都穿越主變保護電流B相到CT，因此在保護錄波圖上反應B相電流最大，達到13.9A但是B相差動電流卻近乎為零，因此主變B相差動保護部動作。而主變35KV出線C相的接地點在主變差動保護范圍之內，因此C相的接點電流對于主變差動保護來說就是差動電流，但是由于另有B相同時接地，C相CT中的部分接地短路電流被B相接地點分流，因此C相CT測量到的差動電流大大減小，僅有3.13A，然而這個電流已經大于C相差動保護動作電流整定值2A，因此主變C相差動保護動作。

事故后對一次設備反復檢查，最終發現并確認故障點在35KV的B、C相，其中B相故障點在差動保護外，位于35KV出線上，B相線路對地放電引起短路，所以主變B相差動保護未動。C相故障點在差動保護范圍外，位于主變35KV側套管上，在C相套管底部發現明顯放電點，主變C相差動保護動作切除故障。

3歷史故障對上述定性分析的支持

2003年5月26日23時41分25秒975毫秒，同一變電站的同一臺主變在運行中突然跳閘，跳閘信號顯示主變比率差動保護動作，分析錄波數據發現主變B相差動保護動作跳閘，當時的故障錄波數據所示。

事故后技術人員對主變本體及相關線路進行仔細檢查，最終發現引起主變差動保護動作跳閘的兩個故障點，一點在主變本體35KVB相避雷器上，檢查發現B相避雷器燒壞，另外一點在35KV線路A相上，線路對樹木有點放電，因此確定事故原因是主變35KV系統發生了A、B兩相異相兩點同時接地。

4變壓器低壓側異相兩點接地分析結論

分析歷史數據，可以發現事故時Ia3電流急劇增大，但Ib3電流增發并不明顯，尤為顯著的是Ia3電流相位和Ib3近乎相同。同樣，進一步分析Ib3電流和Ic3電流，可以看出事故時lb3電流急劇增大，但Ic3增大并不明顯，尤為顯著的是Ib3電流相位和Ic3近乎相同。

因此對主變差動保護而言。當中性點不接地的35KV系統發生異相兩點同時接地短路并且一點在主變差動保護范圍內、一點在差動保護范圍外時，可以斷定低壓側短路電流相位近乎相同的兩相就是故障相，而且差動電流小的那一相的故障點在變壓器差動保護范圍內部，差動電流大的那一相的故障點在變壓器差動保護范圍外部。這一結論對分析判斷變壓器低壓側中性點不接地系統異相兩點同時接地短路故障具有指導性意義。