110kV1号主变跳闸事故分析

来源：市场资讯

（来源：电力四射）

摘要：对一起在雷雨天气下雷击同时作用于两个故障点造成主变差动保护动作的案例分析，通过保护动作过程梳理，结合雷电定位系统，准确地分析出故障点，并总结此类事故处理过程以及防范措施

引言：

进入夏季，强对流、狂风、雷暴雨等恶劣天气经常发生，伴随的输电线路短路、接地等事故时有发生，给电力系统中发、输、变等单位的生产运行带来较大的压力，而在事故发生前如何做好防范措施以及事故发生后如何正确处理至关重要。本文针对一起发生在雷雨天气情况下，雷击同时击中主变差动保护范围及35kV出线线路杆塔，导致1号主变保护差动保护动作跳开三侧开关，由于该站只有一台主变，造成35kV、10kV母线失压。总结了处理过程中的经验及防控该类事故的措施，为电力系统发生该类型的事故处理及预控提供参考或借鉴。

1 概述

XX变电站为该地区重要负荷变电站，站内只有一台主变独立运行，供电可靠性薄弱。该站共有两条110kV进线，3条35kV出线以及8条10kV出线。全站有功负荷为20MW

2 事故前运行方式

110kV 152开关、1号主变101开关运行于110kV I母，分段113开关处于合闸位置，110kV 153开关运行于110kV III母。35kV 351、352开关、353开关、1号主变301开关运行于35kV I母线。1号主变901开关运行于10kV I母。1号主变35kV中性点不接地运行，由于35kV线路对侧均为热备用，故1号主变中压侧301开关无负荷电流。主接线图如图1所示。

图1

事故前保护配置及投入情况如下：

1、110kV 1号主变

差动保护：型号为深圳XXISA-387G，比率差动投入，启动定值为2.4A。

高后备保护：型号为深圳XXISA-388G，I段方向过流保护退出，II段方向过流保护投入，II过流定值为4.1A，II段动作时间为1.7秒。

中后备保护：型号为深圳XXISA-388G，I段方向过流保护退出，II段方向过流保护投入，II过流定值为4.2A，II段动作时间为1.4秒。

低后备保护：型号为深圳XXISA-388G，过流I、II、III段均为投入状态。

2、35kV 353

型号为深圳XXISA-367G，瞬时电流速断保护投入且定值为23A；限时速断电流保护投入，其电流定值为12A，时间定值为1秒。

3 故障简要经过

1、2018年09日20日03时15分30秒511毫秒，35kV 353开关BC相间短路瞬时电流速断保护动作，11ms后发展成为ABC三相短路限时电流速断保护动作，重合闸成功。

2、2018年09日20日03时19分06秒56毫秒,1号主变A相比率差动动作跳开三侧开关，差流为10.5A（大于差流启动定值2.4A）。经站内现场检查发现，1号主变本体35kV侧出线连接排与电缆接头处异常凸起，解剖后发现电缆内部已被击穿（图2）。巡视35kV XX线353线路发现N27号杆塔ABC三相瓷瓶均有不同程度损坏。

根据雷电定位系统查询，故障时间点前后5分钟内，故障线路周边范围1km内有14处雷电活动记录，其中故障03时15分31秒内在35kV XX线353 N27附近有5次落雷，雷电流最大不超过88.9kA，与故障时间最近的落雷雷电流为32.4kA，最近杆塔为N27号。雷电记录与故障点塔号以及时间信息基本吻合。

由于当时正值雷雨天气且35kV XX线353在2018年09日30日3时15分已经受过一次雷击，瓷瓶已有所损坏，2018年09日30日03时19分06秒56毫秒再一次雷击同时造成35kV XX线353线路N27杆塔BC两相瓷瓶击穿接地短路和站内1号主变本体35kV侧出线连接排与电缆接头处A相接地（故障示意图如图3所示），1号主变A相比率差动动作跳开三侧开关（图4）。从故障录波图可以看出(图5至图8)，雷击瞬间主变高压侧101开关电流ABC同时升高至10A左右;中压侧301开关BC相电流升高至10A上，而A相电流几乎为零；低压侧901开关三相电流故障前后变化不大。110kV母线电压ABC三相略有降低，相序基本不变；35kV母线电压BC相略有降低，A相降至接近为零；10kV母线电压ABC三相有所降低，相序基本不变。

图3

图4

图5

图6

图7

图8

查阅35kV XX线353开关保护装置报文，BC两相电流有越限记录且时间与主变差动动作时间吻合（图9），证明线路当时确实发生了BC相接地短路，但由于故障电流未达到瞬时电流速断保护电流定值23A故瞬时速断不动作；虽然电流已达到限时电流速断保护动作定值（12A）,但与此同时1号主变本体35kV侧出线连接排与电缆接头处A相接地造成比率差动动作，1号主变比率差动动作跳开三侧开关。由于差动动作时间远小于35kV XX线353开关保护限时电流速断动作时间定值1秒，在其限时电流速断保护动作前已将35kV电源点切断，故35kV XX线353保护不动作。

图9

301开关A相电流为零与35kV母线电压A相为零的原因分析：由于35kV所有线路对侧均为热备用,35kV母线只有1号主变301开关一个电源点。当1号主变本体35kV侧出线连接排与电缆接头处A相发生雷电击穿接地短路时，短路电流直接流向大地，不经过301开关CT,从而造成301电流为零，35kV母线A相电压为零，直接导致A相差流达到定值，1号主变三侧开关跳开。

1号主变高后备保护分析：I段方向过流保护退出，II段方向过流保护投入，II段方向过流定值为4.1A，II段动作时间为1.7秒。查阅保护装置记录，101开关ABC三相相电流确有越限记录，虽然101开关电流已达到II段方向过流定值为4.1A，但差动保护在其动作时限前已动作，故高后备保护不动作（图10）。

图10

1号主变中后备保护分析：I段方向过流保护退出，II段方向过流保护投入，II段方向过流定值为4.2A，II段动作时间为1.4秒。查阅保护装置记录，301开关BC相电流确有越限记录，虽然301开关BC相电流已达到II段方向过流定值为4.2A，但差动保护在其动作时限前已动作，故中后备保护不动作（图11）。

图11

图12

4 事件造成影响

本次事件造成110kV XX变电站1号主变非计划停运，造成10kV母线失压，10kV所有出线停电。根据事件现场勘验及调阅相关资料，并对有关人员的调查了解，经事件调查组分析，

雷雨天气是造成事件的直接原因，雷击直接造成站内与线路同时接地。其次，1号主变35kV侧电缆由于出厂时电缆密封不严、造成电缆在制作前就有严重的进水现象。由于电缆进水受潮在电场的作用下形成电腐蚀现象（AC相拆开后发现铜芯已变黑，产生严重的铜锈）、绝缘逐渐降低、逐渐恶化、在雷击过电压（2018年09日20日03时19分06秒）作用下电缆头部位绝缘击穿造成持续对电缆屏蔽层（对地）放电。

5 事故防范措施

1）在新设备投运前，由相关部门牵头各个专业对所辖设备加强到场规范验收、标准验收。不符合要求的坚决整改，将隐患遏制在萌芽阶段。

2）在雷雨季节到来之前，对防雷设备、设施 进行检查维护，确保设备健康良好。雷雨季节，加强对电站周边环境或对输电 线路进行巡线检查，及时清除易被风刮起的漂浮物等，避免雷雨大风天气时漂浮物被大风刮至输电线路上造成短路或接地等事故的发生。

3）组织线路运维人员定期对设备进行绝缘清扫，防止污闪