220kV主變跳閘及35kV母線失壓事故分析及防范措施

楊 鑫 黃佳林 陳 懿

（國網上海市電力公司超高壓分公司）

0 引言

220kV主變在電力系統電力變換中處于重要的地位，電壓等級高、容量大的變壓器，一旦發生故障，將造成重大影響，嚴重時甚至會引發爆炸，對附近居民社會生活以及企業發展帶來十分嚴重的后果。為保證變壓器長期安全穩定運行［1-4］，降低變壓器故障發生，提高變壓器運維質量，防止設備事故，避免重大經濟損失具有極為特殊的意義。

1 系統運行方式介紹

變電站220kV為雙母線帶旁路接線方式［5-6］，220kV母聯合位雙母線并列運行，35kV母線分段運行。2號主變220kV副母運行容量為150MW，35kV側分別送三、四段母線。故障時該變電站未許可工作票，未執行倒閘操作票。

2 事故簡況及原因分析

2.1 事故簡要過程

2022年11月10日14：10：57.639，220kV變電站2號主變第一、二套接地變零序過流I段保護動作，2號主變35kV三、四段開關分閘；2號主變第一、二套接地變零序過流II段動作，2號主變220kV開關分閘；二／三段分段自切零序后加速動作，三段母線失壓。具體保護動作情況見表1。

表1 保護動作情況

2號主變第一、二套接地變零序過流I段保護動作，2號主變35kV三、四段開關分閘，故障點未切除，35kV三段母線出線張啦3G384、張績3G381線路保護啟動；0.5s后2號主變第一、二套接地變零序過流II段動作，2號主變220kV開關分閘，故障電流切除。2號主變35kV三、四段開關分閘后，0.3s后低壓側分段自切動作，其中35kV四／五段分段自切成功，35kV四／五段分段合閘，四段母線恢復供電；35kV二／三段分段自切保護動作，35kV二／三分段開關合閘，0.5s后35kV二／三段分段自切零序后加速動作（整定時間為4.5s，自切后加速先于線路零流保護動作時間1s），35kV二／三分段分閘。

運維人員現場排查故障點發現2號主變35kV電纜頭C相接地故障，張啦3G384、張績3G381有保護啟動記錄。

2.2 主要繼電保護動作情況及故障錄波器分析

2號主變跳閘事故過程中主要繼電保護動作情況如下表2所示，事故過程中2號主變第一、二套保護以及非電量保護都動作，接地變零流I、II段動作，兩次故障電流都為750.6A，220kV和35kV操作箱動作跳開35kV、220kV開關；35kV四／五段分段自切動作判斷五母有電壓，主變35kV四段開關分位，合上分段開關；35kV二／三段分段自切動作判斷一母有電壓，主變35kV二段開關分為，合上分段開關，繼電保護判斷有接地故障，零流后加速保護動作、跳開分段動作。

表2 主要繼電保護動作情況

現場調閱故障錄波器圖形進行分析，故障開始時主變35kV三母C相電壓降低，A、C相電壓升高，同時出現零序電壓；2號主變35kV側相比于A、B兩相2.65A，C相電流5.338A明顯增大，判斷為主變35kV側C相接地故障。故障持續4s時接地變零序過流I段保護動作動作，2號主變35kV三、四段開關分閘，故障點仍未切除，0.5s后2號主變第一、二套接地變零序過流II段動作（整定時間為4.5s），2號主變220kV開關分閘，故障電流切除。

圖 35k V二／三段分段自切動作一、二母電壓波形

從故障錄波器圖可以看出，故障持續440ms時接地變零序過流I段保護動作動作，2號主變35kV三、四段開關分閘，35kV二／三段分段自切保護動作，35kV二／三段分段開關合位，一、二母A相電壓明顯降低，B、C相電壓升高，同時出現零序電壓，說明三段母線出線上有A相接地故障，由于線路零流保護動作時間1s。分段自切零序后加速動作時間為0.2s，故35kV二／三段分段自切零序后加速動作，跳開35kV二／三段分段開關，三段母線失壓。

3 故障處置措施

停用35kV二／三段分段自切，停用35kV四／五段分段自切；35kV三段母線所有回路改為開關線路檢修，三段母線改檢修；2號主變改為檢修、2號主變35kV開關改為開關檢修。

2號主變本體短路阻抗、直流電阻，2號接地變接地電阻試驗合格，正?？赏度脒\行。更換2號主變35kV受損變形的兩側終端電纜，并增加支架支撐使電纜平滑敷設，滿足彎曲半徑，并更換2號接地變電纜主變側破損熱縮管。

35kV三段母線改檢修，檢查35kV三段母線倉內三相母排、支持絕緣子及穿柜套管，以及三段母線各出線柜內流變、母排、觸頭盒的情況，并進行絕緣及耐壓試驗，未見明顯異常。檢查張績3G381、張啦3G384線路電纜絕緣情況，發現張績3G381電纜A相故障，張啦3G384絕緣試驗合格。對三段母線及其他線路進行恢復送電，復役正常。

4 反事故措施及運維注意事項

事故暴露出了變電站內設備及運維管理存在的問題，包括以下幾個方面：

（1）電纜頭內部積水導致電纜內部發熱引起絕緣擊穿。35kV母排熱縮套包裹著35kV電纜頭，母排熱縮套中間無排水口，遇到大雨天氣雨水可能聚集在母排包裹電纜頭熱縮套空隙中，導致電纜頭發熱引發擊穿。母排熱縮套包裹電纜頭應設置排水口，母排熱縮套與電纜頭之間用金屬導電桿連接。

（2）加強運維人員帶電檢測技術，大雨過后應對設備電纜接頭進行紅外測溫，若發現電纜頭溫度過高應及時匯報，防止因電纜頭受潮發生跳閘事故。

（3）運維人員對復合型事故判斷缺乏經驗， 針對變電站多類型的復合事故進行培訓和模擬事故預想，并制定相應的指導措施和作業規范，指導運維人員能夠準確、果斷地處理復雜故障的方法。

5 結束語

220kV變電站2號主變在運行中主變第一、二套保護動作造成2號主變跳閘；同時35kV二／三段分段加速保護動作，自切動作不成功，造成35kV三段母線失壓。通過繼電保護裝置的動作情況及故障錄波器的圖形，并結合一次設備的檢查情況，判定2號主變原因為35kV電纜頭C相接地故障，三段母線失壓原因為張績3G381站外電纜承受故障暫態過電壓后絕緣受損A相故障導致。并結合停電檢修處理事故、恢復設備正常運行，并制定了相應的反事故措施，進一步減少類似事件的發生。