發展性故障引起的220kV主變保護跳閘策略研究

韋順亮

摘 ?要：從發展性故障對主變保護的影響分析入手，依托一起故障實例，研究分析了發展性故障引起的220kV主變保護跳閘策略。期望能夠對主變運行穩定性和可靠性的提升有所幫助。

關鍵詞：發展性故障;主變;差動保護;跳閘

近年來，我國電力系統日趨完善，電網規模不斷擴大，為滿足供電需要，大量電氣設備都是長時間運行，由此使得故障幾率有所增大。發展性故障是一類對電力系統危害性較大的故障，該故障發生后，會引起主變保護跳閘。為解決這一問題，應對故障全面分析，采取有效的策略加以處理。借此就發展性故障引起的220kV主變保護跳閘策略展開研究。

1發展性故障對主變保護的影響

當主變臺區內發生故障時，由于受到一些因素的影響，致使故障參數變化，將會引起短路電流變化，此時差動電流的波形隨之改變，保護制動。針對主變短路故障的保護方式有以下幾種：差動保護、繼電器保護等，其中差動保護的應用較為廣泛，該保護的動作電流約為額定電流的0.2-0.5倍左右，對匝間短路的保護效果顯著。發展性故障是電力系統中較為常見的故障類型，此類故障在開始階段呈現為AN相接地，若是未能及時處理，故障會逐步發展為ABN相間接地故障。

發展性故障對二次諧波差動保護的影響體現在如下方面：電力系統中的二次諧波具有周期性變化的特點，在不受外界因素影響的前提下，變化周期約等于1/2基波周期，位于均值以下部分的變化周期約為1/4基波周期，借助1/4基波周期，能夠對故障電流正確識別。需要注意的一點是，部分微機保護的采樣周期為12，從而使得保護動作時的判斷次數變為連續3次，由此可能引起二次諧波制動;在電力系統中，任何故障都無法以加快速度的方式持續發展，隨著故障發展速度的降低，二次諧波含量便會隨之減小，此時差動保護能夠正確動作，但實際中常常會出現故障尚未持續發展，瓦斯保護已經將之切除的狀況，這樣一來，差動保護便會拒動[1]。

2一起發展性故障引起的主變保護跳閘事故

2.1故障現象

220kV變電站在某天夜間，一條35kV的線路受到多次雷擊后，出現接地故障，該線路為小電流接地系統，接地故障發生后，導致線路中正常的相電壓瞬時升高，并在達到一定幅值后，變為線電壓。由相關資料可知，位于主變35kV側的A相避雷器服役年限比較長，雖然也定期維護，但絕緣還是出現老化的狀況，在多次雷擊接地故障的作用下，致使絕緣被擊穿燒損，進而引起主變保護區內35kV側A相接地故障。該故障問題出現后，35kV線路再次受到雷擊，發展為C相接地，故障類型從單處變為多處接地，形成保護區內和區外故障環流，主變達到差動保護動作定值，保護跳閘，斷開主變三側斷路器，主變隨之從線路中脫離，轉為2#主變為全站負荷供電[2]。

2.2保護跳閘事故過程

某天夜晚220kV變電站所在地區突降暴雨，主變差動保護在凌晨0.31分跳閘，三側斷路器全部跳開，主變從線路中退出，2#變壓器接替主變工作，為站內的負荷供電。主變發生跳閘故障后，相關人員在第一時間趕赴變電站，對后臺機的事故報文進行查看，并調取錄波圖，通過分析后，得出整個事故的發生過程，具體如下：

①站內一條35kV的線路發生三相短路接地，錄波圖顯示該故障為瞬時性故障，短路電流為29.45A，超出過流Ⅱ段的整定值12.8A，引起Ⅱ段動作，斷路器跳開，從合閘隨之動作，斷路器成功重合。之后該線路又出現一次三相短路接地，這次的短路電流更大，為30.22A，致使Ⅱ段再次動作，斷路器跳開。

②35kV線路重合閘動作，斷路器合閘成功，在該線路中C相為永久接地，致使C相再次發生接地故障。位于主變35kV側的A相避雷器遭受多次雷擊后被擊穿接地，差動保護的差流為6.058A，超過速斷整定值0.98A，主變差動保護隨之動作，三側斷路器全部跳開，主變退出，由備用變壓器接替主變工作，為站內負荷供電。

③35kV線路的C相發生接地，故障從最初的單相接地，發展為三相短路接地，三相短路電流超過Ⅰ段整定值，Ⅰ段動作，位于線路出口的斷路器隨之跳開。相關人員到現場檢查后發現，主變的第一和第二套差動保護全部動作，三側斷路器處于分閘位置處，三相電壓和保護動作信號均為正常狀態;對主變外觀檢查后未發現異常，三側斷路器處于分閘的位置處，SF6的壓力正常;A相避雷器對地放電擊穿，計數器燒損，B相和C相的計數器未發生動作[3]。

2.3應對策略

通過對發展性故障引起的220kV主變保護跳閘事故分析后發現，在本次事故中，主變35kV側為小電流接地系統，當低壓側避雷器發生單相接地故障時，并不會使主變的差動保護動作，而若是這個過程，在保護區外的線路發生相接地故障，則會導致主變的差動保護動作。基于此，可采取如下應對策略：

①要加大對主變35kV側的在線監測力度，將監測的重點放在35kV側零序電流上，一旦監測到該電流超限，可借助后備保護，將主變35kV的斷路器跳開，以此來避免接地故障進一步擴大，影響整條線路的運行可靠性。

②針對主變35kV線路中服役時間較長的避雷器，開展定期試驗和在線監測，試驗結果不合格，或是監測到有異常的避雷器時，應及時予以更換。在編制檢修計劃時，將避雷器大修納入其中，所有運行周期超過10年的避雷器，應當在檢修中全面更換，以此來確保避雷器的運行穩定性，充分發揮出防雷作用，避免雷擊引起相間短路故障[4]。

3結論

綜上所述，通過發展性故障引起的220kV主變保護動作進行分析后發現，此類故障的初始階段為單相接地，逐步發展為多相接地，故障影響范圍隨之進一步擴大，對線路運行造成不利影響。為此，要采取有效的措施對故障加以處理，確保主變安全、穩定、可靠運行。

參考文獻：

[1]齊以年，胡兵，殷建榮，李玉平，張瑋.一起電容器過電壓保護誤跳閘的事故分析及優化方法[J].供用電，2021（11）：47-53.

[2]劉付永京.一起開關跳閘機構故障引發的保護故障分析及防范[J].電力設備管理，2021（5）：55-56，78.

[3]陳亮.220 kV線路保護跳閘事故的原因分析及解決對策[J].機電信息，2020（20）：48-49.

[4]高大全，李波，唐大洪.220kV線路-發變組單元接線中遠方跳閘保護的分析與改進[J].冶金動力，2020（5）：3-5.