110kV大桥站主变零序保护越级跳闸事故分析与处理_姬希军

110 kV大桥站主变零序保护越级跳闸事故分析与处理

姬希军1，蒋冠前1，赵庆明2，冯利虎1， 陈元寿 1

（1.许继电气公司，河南 许昌 461000； 2.郧县电力公司， 湖北 郧县 442500）

摘要：介绍了大桥站一起主变零序保护越级跳闸事故的相关情况，通过对现场相关电气设备进行的特性试验、绝缘检查、二次回路测量等，并就保护动作报告和事故录波进行分析，得出事故原因：1、线路保护CT极性接反；2、主变中性点CT变比不合适；3、中性点土壤阻值超标。以上三个问题的存在，造成主变零序保护越级跳闸事故。最后，针对运行中的缺陷提出了纠正措施，保证了电网的安全稳定运行。

关键词:零序；中性点；零序网络；CT

中图分类号：TM77 文献标识码： B 文章编号： 1003-47(2007)S-0205-03　

0 引言

在电力系统中，继电保护是电力网的重要环节，可以说是电力网安全稳定的可靠保证，在电力网中具有举足轻重的作用。对于继电保护，其电气回路的接线，以及电气设备的特性必须符合规程。在实际的电网运行中，一次小小的疏忽所造成的隐患往往是致命的，会给电力网的安全稳定运行带来很大的危害。

2006年7月19日16：58分，大桥站由04线接地短路而引起的一起主变保护越级跳闸事故，造成城区大面积停电。事故发生后，运行单位及相关厂家及时对问题进行了分析与处理。通过此次事故，使我们深深的体会到，电力网的运行必须符合电力规程的重要性。

1 现场检查情况

1.1 事故情况描述

7月19日16：58左右，大桥站04线发生接地短路，线路保护未动作，该站1#变零序过流I段保护动作跳三侧开关，与1#变并列运行的2#变却未动作，原因不明确。另外，2006年5月26日18：28分，1#变零序保护也动作过，导致三侧开关跳闸。

1.2 事故相关运行方式的了解

大桥站现有2台110 kV变压器，Y/Y/△绕组类型，变压器其他参数相同。110 kV母线采用单母分段带旁母接线，35 kV和6 kV母线采用单母分段接线。110 kV侧的5#线和4#线为电源端，4#线为负荷，主变其它两侧均为负荷侧。正常运行时两个主变的110 kV侧中性点均接地，未装设放电间隙。

35 kV侧中性点经消弧线圈接地,如图1所示。

图1 郧县110 kV大桥变电站1＃主变零序过流I段动作时

的运行方式

1.3 值班记录

2006年7月19日21时左右，1#主变零序过流I段保护动作，三侧开关跳开。保护动作报告为：2006年7月19日16：58，01零序过流I段动作，动作量I0=18.36 A。（另一次为：2006年5月26日18：28 ，01零序过流I段动作，动作量I0=7.61 A。）1.4 保护整定定值

1#变：零序过流一段I=5 A，t1=0.5 s； 零序过流二段I=5 A，t2=2.5 s；CT抽头取300/5。2#变定值同1#变。

1.5 故障录波器记录

本站03#线和04#线的WXH-812/N线路保护在

- 206 - 继电器

1#主变跳闸时记录了零序启动的录波，波形数据如图2、图3

所示。

图2 03#线的录波波形

03#线波形数据为：I A =1.735∠163°A, I B =1.632

∠275°A, I C =2.136∠260°A, I o=3.758∠240°A,U A =22.65∠72°V , U B =45.59∠31°V , U C =24.68∠152°V ,U o=17.80∠326°V 。

图3 04#线的录波波形图

04#线波形数据为：I A =10.618∠212°A, I B =0.390∠104°A, I C =11.59∠338°A, I o =9.828∠280°A,U A =22.59∠110°V , U B =45.13∠338°V , U C =24.04∠150°V ,U o =18.08∠4°V 。 1.6 保护设备检查

⑴对保护定值进行检查，没有发现装置定值整定异常或超规：

⑵对保护运行实时参数检查，运行参数正常。 ⑶对零序保护性能进行测试，保护特性正常，且能正常跳开主变三侧开关

⑷检查两台主变中性点零序CT ，发现CT 抽头实取100/5，与设计整定值300/5不符。

⑸检查两台主变中性点接地处对土壤阻值：1#变0.18 Ω, 2#变1.48 Ω, 2#变超出国家关于变电所地网各接地点对土壤阻值不大于0.5 Ω的标准。

2 保护动作分析

2.1 短路故障类型定位

由于零序电流的存在，肯定是电网中发生了接地故障。对于线路保护，正向接地故障3U o 超前3I o 为－110°（即250°）左右，反向接地故障3U o 超前3I o 为70°左右。在04#线路波形数据中，A 、C 相表现出了较大的故障电流，大概为11 A 左右；零序电流为9.8 A ，可是接地距离保护和零序保护均没有动作。在对04#线路保护回路的检查中，发现CT 回路极性接反了，而在极性接反情况下保护启动记录的3U o 超前3I o 大约86°，如果极性正确的话，保护反映的是正向接地故障，在零序电流这么大的情况下，04#线路保护肯定是要跳闸的。对于03#线路保护CT 回路极性正常，在极性正确情况下保护启动记录的3U o 超前3I o 大约86°，如果04#线发生正向接地故障，那么03#线保护反映的反向接地故障是正确的。正是由于04线路保护CT 极性接反，线路保护不会动作，从而引起上一级相邻元件（变压器）的零序保护动作。综合以上情况，可判断在04#线路上发生了A 、C 相接地故障。如图4、图5所示。

图4 大桥3＃线路保护录波的零序相量示意图

图5 大桥4＃线路保护录波的零序相量示意图

2.2 零序网络分布

在电网中，由于各个变压器等电气设备的中性点接地的不确定性，因此在发生接地故障时的零序网络分布比较复杂。在跟运行单位核实了局部电网变压器中性点接地运行情况的基础上，我们拟制了在04#线路上发生A、C 相接地故障时的零序网络分布示意图,如图6所示。

附6 大桥1#主变零序过流I段动作时的

110 kV零序网络分布示意图

在示意图中，一部分零序电流通过I o4流向小电源系统（小水电），一部分通过I o4流向大电源系统（丹江口电厂）。在I o4回路，I o1流向大桥站1#变110 kV中性点，I o2流向大桥站2#变110 kV中性点，I o3流向长岭站变压器110 kV中性点，I o5流向丹江口电厂变压器110 kV中性点。在正常情况下，I o1和I o2接在同一个变电所的地网上，大小值应基本相同。

2.3 主变保护动作行为分析

在零序网络分布图中，I o4= I o1+ I o2+ I o3+ I o5。03#线路CT变比为300/5=60，04#线路CT变比为600/5=120，两台主变中性点零序CT变比为300/5=60。计算发生接地故障时部分零序一次电流：I o4= 9.828×120=1179 A, I o1= 18.36×60=1101 A, I o3=3.758×60=225 A。显然，I o1+ I o3=1101+225= 1326 A>1179A= I o4，这是不对的。在检查两台主变中性点零序CT时，发现CT抽头实取100/5，与设计整定值300/5不符。这样，进入到大桥站主变保护保护中的二次零序电流就比设计值增大了3倍。保护的灵敏度提高了，就有可能引起保护误动作。譬如，2006年5月26日18：28 ，01零序过流I段动作，动作量I o=7.61 A，整定值为I dz=5 A，如果在CT变比抽头正确的话，那么I0=7.61/3=2.53 A<5A=I dz，主变零序保护就不会误跳闸了。

在同样的运行方式和条件下，2#主变零序保护为什么会不动作呢?现场通过在中性点CT的二次抽头处对保护施加电流，保护中采样电流与测试电流相符，且保护动作特性正常，可以确定保护是没问题的。检查两台主变中性点接地网处对土壤阻值时发现：1#变X o1=0.18 Ω, 2#变X o2=1.48 Ω,2#变超出国家关于变电所各接地点对土壤阻值不大于0.5 Ω的标准。由于X o1和X o2并联接在变电所地网上，假设大桥站变压器110 kV中性点对地零压为3U o, I o1和I o2为接地故障时流向两台主变中性点实际的一次零序电流，则以下公式成立

3U o= X o1×I o1= X o2×I o2，

即有：0.18 Ω×1101 A/3=1.48 Ω×I o2，可计算出I o2= 44.6 A

在CT变比为100/5的情况下，2#主变保护中的零序电流为44.6/20=2.23 A，小于保护定值，因此2#变零序保护不会动作。即使在2#主变已超过绝缘能力的情况下，保护仍有可能不符合动作条件而拒动作，从而进一步引起上一级保护设备跳闸。

3 结论及反措建议

3.1 结论

此次事故发生后，我们和运行单位经过认真检查分析后认为：04#线路发生A、C接地故障，由于线路CT极性接反，线路保护不动作，进一步引起上一级保护设备大桥站1#主变零序保护动作跳闸；另外，在同样运行方式条件下，由于2#变中性点对地土壤阻值严重超出国家标准，2#变零序保护未能动作跳闸。

3.2 反措处理

通过对此次事故的分析处理，发现一些影响电网安全运行的缺陷，实施了以下反事故处理措施：

⑴调整了04#线路CT极性，使其正确。

⑵调整了2台主变中性点CT变比，使其符合设计变比要求。

⑶建议运行单位在以后的大检中，实施对2#变中性点接地地网处对地土壤阻值严重超标的情况进行处理，使其符合国家标准。

参考文献

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[6] 贺家李. 电力系统继电保护原理（增订版）[M].北京：

中国电力出版社，2004.

作者简介：

姬希军（1970-），男，工程师，从事继电保护产品设计和调试；

蒋冠前（1978-），男，助理工程师，从事继电保护产品设计和调试；

冯利虎（1982-），男，助理工程师，从事继电保护产品设计和调试。