35kV變電站站用變高壓側(cè)保險(xiǎn)故障導(dǎo)致電網(wǎng)異常事件分析

云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司玉溪供電局 李茂春 張琦 楊永旭

1 事件過(guò)程

2020年10月4日13 時(shí)13 分17 秒172 毫秒，35kV安龍變35kV#1站用變高壓側(cè)A、B相跌落式熔斷器發(fā)生接地故障，35kV#1 主變35kV側(cè)中性點(diǎn)引出端頭對(duì)地放電，35kV#1主變高后備復(fù)壓過(guò)流保護(hù)動(dòng)作跳開高壓側(cè)301、低壓側(cè)001斷路器，35kV安龍變#1主變、10kV母線失壓。

故障前35kV安龍變站內(nèi)運(yùn)行方式如圖1所示。故障后35kV 安龍變站內(nèi)運(yùn)行方式如圖2所示。35kV#1 站用變高壓側(cè)跌落熔斷器檢查情況如圖3所示。

圖1 故障前35kV安龍變站內(nèi)運(yùn)行方式

圖2 故障后35kV安龍變站內(nèi)運(yùn)行方式

圖3 35kV#1站用變高壓側(cè)跌落熔斷器檢查情況

35kV#1 主變中性點(diǎn)套管出線樁頭檢查情況如圖4所示。2020年10月4日16 時(shí)33 分49 秒996 毫秒，35kV 安龍變35kV#1 站用變高壓側(cè)A、B 相跌落式熔斷器發(fā)生相間短路，110kV 武灑變35kV 武那線過(guò)流Ⅲ段保護(hù)動(dòng)作跳閘隔離故障。故障前110kV 武灑變、35kV 那塘山變、洼垤變、安龍變聯(lián)絡(luò)圖如圖5所示。故障后110kV 武灑變、35kV那塘山變、洼垤變、安龍變聯(lián)絡(luò)圖如圖6所示。

圖5 故障前110kV 武灑變、35kV 那塘山變、洼垤變、安龍變聯(lián)絡(luò)圖

圖6 故障后110kV 武灑變、35kV 那塘山變、洼垤變、安龍變聯(lián)絡(luò)圖

經(jīng)查詢?cè)颇鲜±纂姳O(jiān)測(cè)系統(tǒng)相關(guān)記錄，10月4日13 時(shí)13 分17 秒170 毫秒至16 時(shí)33 分49 秒521毫秒，35kV那洼安線附近共有12次落雷記錄。

事件時(shí)序如下，13時(shí)13分17秒172毫秒35kV安龍變35kV#1站用變A、B相跌落式熔斷器發(fā)生接地故障→9ms，35kV 安龍變35kV#1主變高后備保護(hù)啟動(dòng)→810ms，35kV安龍變35kV#1主變高后備保護(hù)動(dòng)作出口跳301、001 斷路器，35kV 安龍變#1主變、10kV 母線失壓→16 時(shí)33 分49 秒996 毫秒，35kV 安龍變35kV#1 站用變A、B 相跌落式熔斷器發(fā)生相間短路，110kV 武灑變35kV 武那線保護(hù)啟動(dòng)→1435ms，110kV武灑變35kV武那線保護(hù)出口跳閘隔離故障。

2 事故分析

2.1 35kV安龍變35kV#1主變高后備保護(hù)動(dòng)作分析

35kV安龍變35kV#1主變高后備保護(hù)故障錄波如圖7所示。

圖7 35kV安龍變35kV#1主變高后備保護(hù)故障錄波

由圖7故障錄波圖看出，13 分17 秒172 毫秒35kV 安龍變35kV#1 站用變A、B 相跌落式熔斷器發(fā)生接地故障，A 相電壓降為零，B 相電壓降為正常電壓約三分之一，零序電壓出現(xiàn)，一次值達(dá)到約30kV。35kV安龍變35kV#1站用變A、B相跌落式熔斷器發(fā)生接地故障同時(shí)，35kV#1主變35kV側(cè)中性點(diǎn)引出端頭對(duì)地放電[1]。故障點(diǎn)(35kV#1 站用變A、B相跌落式熔斷器處)到35kV#1主變35kV側(cè)中性點(diǎn)引出端頭之間短暫變?yōu)榻拥叵到y(tǒng)。主變高壓側(cè)故障電流A、B、C三相電流相位一致，幅值基本一致，可判斷此故障電流為零序電流，幅值在0.6～0.9A 之間波動(dòng)，大于高后備復(fù)壓閉鎖過(guò)流定值0.28A。同時(shí)A相電壓降為0kV，B相電壓降為23V左右，亦滿足復(fù)壓開放條件。保護(hù)啟動(dòng)801ms 后（定值0.8s），35kV#1主變高后備保護(hù)動(dòng)作出口。線路故障時(shí)故障點(diǎn)兩側(cè)序分量電流分布如圖8所示。

圖8 線路故障時(shí)故障點(diǎn)兩側(cè)序分量電流分布

因35kV#1 主變低壓側(cè)僅有兩條負(fù)荷出線，發(fā)生故障時(shí)可認(rèn)為空載運(yùn)行。當(dāng)35kV#1站用變A、B相跌落式熔斷器發(fā)生接地故障，同時(shí)35kV#1 主變35kV 側(cè)中性點(diǎn)引出端頭對(duì)地放電，故障點(diǎn)(35kV#1 站用變A、B 相跌落式熔斷器處)到35kV#1 主變35kV側(cè)中性點(diǎn)引出端頭之間短暫變?yōu)榻拥叵到y(tǒng)，由序分量分析，故障點(diǎn)到主變高壓側(cè)這邊只有零序電流，故障點(diǎn)到電源側(cè)只有正序和負(fù)序電流。35kV#1主變差動(dòng)保護(hù)裝置為南瑞技NSR691RF-D-NW，角度轉(zhuǎn)換采用“Y”轉(zhuǎn)“△”，轉(zhuǎn)換后的高壓側(cè)電流如式（1）、式（2）、式（3）：

因主變高壓側(cè)故障電流三相電流為零序電流，Ia=Ib=Ic，故IA=0，IB=0，IC=0，差動(dòng)保護(hù)裝置未動(dòng)作。35kV那洼安線路A相電流、電壓曲線如圖9所示。

圖9 35kV那洼安線路A相電流、電壓曲線

35kV 安龍變35kV#1 主變高后備動(dòng)作跳閘后，變?yōu)椴唤拥叵到y(tǒng)單相接地故障，A 相電壓約0kV，C相電壓被抬高至相電壓。發(fā)生單相接地故障35kV安龍變35kV主變電壓與35kV那洼安電流曲線，可推斷接地故障為短時(shí)故障，故障消失后35kV 安龍變35kV 那洼安線路電壓恢復(fù)，接地消失（A 相電壓 22.3kV、A相電流2.46A）。

2.2 35kV那塘山變35kV那洼安線路保護(hù)動(dòng)作分析

35kV 安龍變35kV#1 站用變A、B 相跌落式熔斷器對(duì)地?fù)舸r(shí)，35kV 母線電壓二次值為100V，電壓未明顯降低，故障相間存在高阻。那塘山變35kV 母線電壓高于低壓閉鎖定值（70V），故障電流（9.3A）超過(guò)35kV 那洼安線路保護(hù)過(guò)電流定值（5A），但電壓條件不滿足，保護(hù)裝置可靠不動(dòng)作。

2.3 110kV武灑變35kV武那線保護(hù)動(dòng)作分析

110kV 武灑變35kV 武那線保護(hù)定值如圖10所示。

圖10 110kV武灑變35kV武那線保護(hù)定值

2020年10月4日16 時(shí)33 分49 秒996 毫秒，35kV 安龍變35kV#1 站用變A、B 相跌落式熔斷器發(fā)生相間短路，110kV 武灑變35kV 武那線保護(hù)啟動(dòng)，經(jīng)1.435s 后出口跳閘。110kV 武灑變35kV 武那線線路保護(hù)Ⅲ段過(guò)流定值為7A，故障時(shí)裝置采樣有效值為6.9A，滿足繼電保護(hù)檢驗(yàn)規(guī)范5%的誤差要求，保護(hù)可靠動(dòng)作。

因35kV 洼垤變有35kV 洼小線小電上網(wǎng)，110kV 武灑變35kV 武那線Ⅲ段過(guò)流保護(hù)動(dòng)作后，35kV 武那線線路仍然有電不滿足檢線路無(wú)壓的條件。110kV武灑變35kV武那線（型號(hào)RCS9611C，版本號(hào)2.23）為老版本，重合閘整組復(fù)歸時(shí)間是9.9s，經(jīng)9.901s 后重合閘放電，重合閘未動(dòng)作。110kV武灑變35kV武那線過(guò)流Ⅲ段保護(hù)動(dòng)作跳閘，重合閘未動(dòng)作，35kV那唐山、35kV洼垤變約1min瓦解。

3 預(yù)防措施

3.1 采取防雷措施

本次事件跳閘第一次故障直接原因?yàn)?5kV 那洼安線T接35kV安龍變線段遭受雷擊，雷擊過(guò)電壓使35kV 安龍變35kV#1站用變A、B相跌落式熔斷器、35kV#1 主變35kV 側(cè)中性點(diǎn)出線樁頭對(duì)地?fù)舸?，形成接地故障。第二次故障直接原因?5kV那洼安線T接35kV安龍變線段遭受雷擊，35kV安龍變35kV#1 站用變A、B 相跌落式熔斷器對(duì)地?fù)舸纬葾、B 相間高阻短路故障。在線路側(cè)采取更有效的防雷措施，有效減少雷擊過(guò)電壓侵入站內(nèi)的頻次，減少事故跳閘的發(fā)生率，提高局部電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2 35kV線路保護(hù)重合閘邏輯優(yōu)化

110kV 武灑變35kV 武那線，重合閘方式為檢無(wú)壓，裝置型號(hào)RCS9611C，版本號(hào)2.23，重合閘整組復(fù)歸時(shí)間是9.9s，經(jīng)9.901s 后重合閘放電，重合閘未動(dòng)作。運(yùn)維人員對(duì)110kV 武灑變35kV 武那線線路保護(hù)裝置進(jìn)行升級(jí)，重合閘啟動(dòng)后等待重合條件為10min，提高重合閘的成功率，保證110kV武灑變、35kV那塘山變、洼垤變、安龍變局部網(wǎng)絡(luò)的可靠運(yùn)行。