一起主变间隙保护误动事故分析及处理.pdf

电 力 自 动 化 设 备 Electric Power Automation Equipment Vol 32 No 6 Jun 2012 第32卷第6期 2012年6月 0引言 对于中性点装设接地刀闸和放电间隙的变压器 1 根据电网运行方式 变压器中性点可直接通过接地 刀闸接地运行 也可经间隙接地运行 即通常所说的 不接地运行 在中性点不接地运行时 配置间隙零序 过流零序过压保护作为接地故障的后备保护 2 3 近 年来电力系统发生了多起主变中性点放电间隙保护 误动事件 不仅造成了主变停运 也给电网安全稳定 运行和可靠供电造成了严重影响 本文针对2010年福州电业局某220 kV变电站 发生的一起由于间隙过流保护与线路保护重合闸时 间配合问题 引起主变间隙保护误动作事件进行分析 并提出了改进方案 1事故经过 某220 kV变电站的220 kV系统接线图见图1 主变保护为PST 1200 2010年11月16日06 18 07 受雷击影响 该变电站220 kV线路断路器232及断 路器235同时发生对地短路故障 故障相均为B相 两回线路开关均发生单相跳闸 0 75 s后重合闸动 作 重合成功 短路故障发生的同时 T1主变220 kV 侧中性点放电间隙击穿 0 5 s后 T1主变高压侧中性 点零序电流电压保护启动 跳开T1主变三侧开关 事故发生后 检修人员立刻赶到现场检查 发现 220 kV线路断路器235 232B相 T1主变220 kV侧 B相 T2主变220 kV侧B相 220 kVI段母线B相 220 kV II段母线B相避雷器计数器均显示动作一次 分析线路保护故障报告 发现线路保护动作正常 2事故分析 2 1间隙保护原理接线 间隙保护的作用是保护中性点不接地变压器中 性点的绝缘安全 它是以流过变压器中性点的间隙 电流及TV开口三角形电压作为危及中性点安全判 据来实现的 保护的原理接线图如图2所示 2 2T1主变间隙保护定值及逻辑 T1主变容量为180 MV A 间隙零序电流互感器 变比为200 5 高压侧电压互感器变比为242 3 姨 摘要 220 kV变压器是半绝缘变压器 即位于中性点附近变压器绕组部分对地绝缘比其他部位弱 中性点 的绝缘容易被击穿 一般装有间隙保护 传统间隙保护的间隙零序电流和零序电压共用一个延时元件 通过一起雷击线路造成的主变间隙保护动作事故 分析了这起间隙保护动作的原因 得出零序电压 间隙零 序电流作为变压器不同运行方式下的2种保护 不应该通过相同的延时跳闸 间隙零序电流保护的延时应适 当延长与线路的重合闸时间配合 关键词 间隙保护 零序电压 零序电流 中性点 变压器 绕组 绝缘 中图分类号 TM 77 文献标识码 B 文章编号 1006 6047 2012 06 0150 03 收稿日期 2011 02 01 修回日期 2011 12 11 一起主变间隙保护误动事故分析及处理 林海源 吴小妹 吕庭钦 高可辉 福州电业局 福建 福州350009 图1 220 kV系统接线图 Fig 1 Connection diagram of 220 kV system 232235 220 kV I母 II母 T1主变 T2主变 图2间隙保护原理接线图 Fig 2 Schematic diagram of gap protection 零序过压保护 间隙过渡保护 220 kV 0 1 3姨 0 1 现场检查T1主变PST 1200间隙保 护整定如下 间隙过流为2 5 A 间隙电压为180 V 间隙保护1时限为0 5 s 图3为PST 1200主变保护装置的间隙保护逻 辑框图 从图中可以看出 PST 1200主变保护间隙 零序过流保护与零序过压保护合用一个时间元件 经过同一时间元件跳闸动作 2 3保护动作过程分析 变压器中性点放电间隙作为一种比较粗糙的设 备 其击穿特性受气象条件 间隙距离的调整精度等 影响很大 在雷击等特殊过程中 雷击电压的大小和 波形具有很大的不确定性 因此即使在大电流接地 系统中 也不能保证变压器中性点不被击穿 间隙零 序过流保护可能误动 下面通过录波数据分析本次 事故的动作过程 4 图4为现场取回的T1主变保护故障录波图 可 以看出线路遭受雷击的瞬间 雷电波侵入 造成中性 点零序电压u0二次电压最大为92 V 折算到一次 值为120 kV左右 持续时间为55 ms 击穿主变间隙 因零序过压保护动作时间整定为0 5 s 能躲过暂态过 电压 因此零序过压保护未动作 5 6 但线路故障引 发的零序电压作用使中性点电弧电流持续存在 当 故障切除后 处于两相220 kV供电状态的T1主变 一直存在一定幅值的零序电压u0 并维持较低幅值 的间隙零序电流 从图4可见 故障后896 ms仍保 持有4 21 A 二次值 的间隙零序电流 大于间隙零 序电流保护定值2 5 A 由于间隙零序电流保护整定 时限为0 5 s 导致线路保护重合闸尚未动作就先 行 0 5 s 跳开T1主变三侧开关 3间隙保护的改进 由以上分析可知 这起主变跳闸的主要原因是 变压器中性点避雷器的冲击放电特性与放电间隙工 频放电特性无法完全配合 在变压器中性点放电间 隙过流保护整定时间为0 5s的情况下 线路遭雷击 发生故障 雷电波侵入 变压器中性点放电间隙击 穿 进而引起主变在线路重合闸前跳闸 7 这反映出 变压器中性点放电间隙过流保护整定时间与线路保 护重合闸整定时间存在配合问题 8 大电流接地系统在遭受雷击等情况下 TV开口 三角的3u0可能达300 V 相当于中性点不接地系统 的单相接地故障 中性点的高电压可能造成变压器 中性点间隙被击穿 9 而在变压器中性点间隙被击 穿后 故障已近似成为中性点接地系统的单相接地 故障 TV开口三角的3u0远小于300 V 主变中性点 电压远小于绝缘损坏电压 因此零序过电压保护和 间隙零序过电流保护应该是系统处于不同接地方式 下的保护 应该将这2种保护区别对待 10 改进后的 间隙保护逻辑如图5所示 在动作时间的整定上 零序过电压保护的延时 时间按照规程导则的0 5s来整定 而间隙零序过电 流保护的延时时间可适当延长 按躲过220 kV线 路重合闸 并躲过110 kV出线全线灵敏段保护时 间 t 0 3 s 时间整定 11 这样既不会造成变压器中 性点绝缘损坏 又利用延时来避免因雷击导致变压 器中性点间隙被击穿而造成扩大事故范围的情况发 生 有利于系统的稳定运行 12 14 4结语 将主变间隙过流保护与零序电压保护分开 并 适当延长主变中性点放电间隙过流保护整定时间 如果线路再遭雷击发生故障 雷电波侵入 变压器仍 有可能发生主变中性点放电间隙击穿 此时主变中 性点放电间隙过流保护整定时间已延长 主变将不 会再发生先于线路跳闸 但主变中性点放电击穿 电 弧有可能引起放电间隙端部烧损 因此发现线路遭 雷击时 应加强对中性点放电间隙的巡视 如发现间 隙烧损严重 应及时安排处理 以防间隙放电特性发 生变化 参考文献 1 曹亚旭 邵鹏 景中炤 等 变压器中性点运行方式分析 J 电力 图5改进后的间隙保护逻辑图 Fig 5 Improved logic diagram of gap protection 后备保护启动 间隙过流保护压板投入 间隙零序电流 定值 保护动作 保护动作 零序电压 定值 后备保护启动 零序过压保护压板投入 保护动作 保护动作 t1 t2 t1 t2 图3 PST 1200间隙保护逻辑框图 Fig 3 Logic diagram of PST 1200 gap protection 后备保护启动 间隙保护压板投入 间隙零序电流 定值 零序电压 定值 t1 t2 保护动作 保护动作 1 国电南京自动化股份有限公司 PST 1200 220 kV 变压器保护说 明书 2006 林海源 等 一起主变间隙保护误动事故分析及处理 第6期 图4 T1主变故障录波图 Fig 4 Fault recorder chart of transformer T1 O 0 ms 20 ms 860 ms 900 ms iOG间隙零序电流 iOG 91 56 A 略去中间 的时间轴 间隙零序电流 iOG 4 21 A O0 ms 20 ms 860 ms 900 ms 零序电压u0 9 12 V 零序电压 u0 92 V u0 t t Analysis of main transformer gap protection misoperation and countermeasure LIN Haiyuan WU Xiaomei L譈 Tingqin GAO Kehui Fuzhou Electric Power Bureau Fuzhou 350009 China Abstract 220 kV transformer is a kind of semi insulating transformer and the insulation against ground of its windings near its neutral point is weaker for which a gap protection is usually equipped The gap zero sequence current and zero sequence voltage of traditional gap protection share the same delay component An action of main transformer gap protection during a lightning strike of line is analyzed and the conclusion is that as the gap zero sequence current and zero sequence voltage are used in two types of transformer protection under different operation modes they should have different delayed trips The delay of gap zero sequence current protection should be longer coordinating with the line reclose time Keywords gapprotection zero sequencevoltage zero sequencecurrent neutralpoint electric transformers electric windings insulation 系统保护与控制 2010 38 5 115 118 CAO Yaxu SHAO Peng JING Zhongzhao et al Operational mode analysis of transformer neutral point J Power System Protection and Control 2010 38 5 115 118 2 江苏省电力公司 电力系统继电保护原理与实用技术 M 北 京 中国电力出版社 2006 410 460 3 国家电力调度通信中心 电力系统继电保护实用技术问答 M 2 版 北京 中国电力出版社 2005 265 278 4 刘辉 黄维斌 雷击引起220 kV变压器内部故障分析 J 广西 电力 2010 33 6 33 37 LIU Hui HUANG Weibin Caused by lightning 220 kV trans former internal fault analysis J Guangxi Electric Power 2010 33 6 33 37 5 刘万顺 电力系统故障分析 M 北京 中国电力出版社 1986 139 163 6 王广延 吕继绍 电力系统继电保护原理与运行分析 下册 M 北京 中国电力出版社 1994 200 235 7 姬希军 黄生春 樊平 等 一起主变保护误动作事故的分析与 处理 J 电力自动化设备 2007 27 1 125 127 JI Xijun HUANG Shengchun FAN Ping et al Analysis and disposal of primary transformer protection misoperation J Electric Power Automation Equipment 2007 27 1 125 127 8 彭向阳 姚森敬 结合线路雷击故障分析220 kV主变中性点绝缘 配合缺陷 J 变压器 2010 47 11 64 67 PENG Xiangyang YAO Senjing Analysis of neutral insulation match defect of 220 kV main transformer based on lightning impulse fault of line J Transformer 2010 47 11 64 67 9 董坤 间隙性接地故障保护原理 J 继电器 2007 35 增刊1 138 140 DONG Kun The principal of intermittent earth fault protection J Relay 2007 35 Supplement1 138 140 10 张鹏 张宏 刘蔚麟 等 主变压器中性点间隙零序保护动作分 析 J 内蒙古电力技术 2010 28 3 11 13 ZHANG Peng ZHANG Hong LIU Weilin et al Analysis of null sequence relay operation to neutral gap of transformer J Inner Mongolia Electric Power 2010 28 3 11 13 11 中华人民共和国电力工业部 DL T559 1994 220 500kV电 网继