一起220kV变压器中性点故障原因分析

唐理壮

（国网重庆大足区供电有限责任公司，四川　重庆　402360）



一起220kV变压器中性点故障原因分析

唐理壮

（国网重庆大足区供电有限责任公司，四川重庆402360）

摘要：本文主要对某220kV变电站#2主变新投，在完成最后一次充电后，操作人员拉开220kV侧中性点接地刀闸（#1主变中性点接地，空载运行）。拉开瞬间，刀闸动静触头之间产生电弧，并随刀闸电动机构的行进持续燃弧，直至刀闸分开一定距离后，电弧熄灭。刀闸完全拉开后主变声音异常变大，同时发现主变10kV侧C相避雷器冒烟，随即停运#2主变。基于此，针对这些故障进行原因分析。

关键词：变压器；故障原因；220kV

1　故障情况分析

经现场检查发现：#2主变10kV侧C相避雷器击穿；# 2主变220kV侧B相避雷器动作2次，1mA直流参考电压下降40%以上，泄露电流超过200μA。#2主变10kV侧C相管母绝缘电阻明显下降，怀疑导体与屏蔽层间绝缘已击穿。

2　系统监测及设备试验情况

2.1故障录波分析

现场故障录波分析认为：①主变在数次充电合闸以及拉开中性点时均出现零序电流，且高压B相无电流信号，初步判断高压B相存在缺相的可能；②合闸充电瞬间由高压A、C相提供主变励磁电流，B相缺相，无空载励磁电流输入，导致三相电流不平衡，从而产生零序电流，建议对该主变高压侧总路开关进行全面检查［1］。

2.2序量分析

主变高压侧各相电压相量关系正常，各相电流滞后电压90°，但B相电流缺失。

2.3谐波分析

主变拉开刀闸瞬间产生多次谐波，以2、3、4、5和6次谐波为顺序，谐波量依次递减。

2.4现场设备试验情况

对2#主变高压侧母线及出线进行通断及绝缘电阻测试，测试结果如下：①通断测试，操作断路器处于分、合位，高压B相通断测试均显示为断开状态，A、C相通断测试结果正常；②绝缘电阻测试（5kV），操作断路器处于分、合位，高压B相绝缘电阻均显示为17.8GΩ；③通过逐步缩小测量范围，最终判定高压B相2026隔离刀闸未合上。

打开高压B相2026隔离刀闸气室，发现刀闸传动机构绝缘导杆破损，无法传动动触头分合［2］。

3　故障原因理论分析

3.1稳态分析

中性点拉开前,如图1所示。

图1 变压器接线

运用对称分量法分析，中性点拉开后，变压器接线方式为YYn0D11，高压B相绕组失压，中性点偏移，对地电压为UA和UC矢量和的一半，即正常相电压的一半，如图2、3、4、5和图6所示。

图2 对称分量法

图3 对地电压UA和UC

图4 高压侧电流相量

图5 高压侧电压相量

图6 低压侧电压相量

图7 中性点拉开后主变高压侧电压

图8 中性点拉开后主变中压侧电压

3.2暂态分析

中性点过电压：变压器缺相运行后，高压中性点与地之间有零序电流通过，同时拉开过程中产生电弧，操作中性点相当于切除电弧电流和零序电流。根据切除空载变压器过电压理论，开断电弧电流和零序电流相当于开断小容量的感性负荷，如图7、8、9所示。

图9 中性点拉开后主变低压侧电压

由于中性点刀闸不具备灭弧能力，且电动机构行程缓慢，造成持续燃弧，电弧由A、C相提供能量。根据研究表明，在开断小电流时，励磁电流往往在过零前被强制截断。电流突然截断，在绕组电感L上产生压降L×di/dt极大，从而形成过电压，如图10、11、12所示。

图10 暂态过程等值电路图

图11 切除空载变压器典型过电压波形

过电压的传递：中性点过电压具有零序电压的性质，并通过电容耦合传递到低压侧，如图13。

图12 中性点暂态过电压仿真波形

图13 电容耦合

4　结论

一是高压B相避雷器动作是由于中性点过电压导致端部电压升高，从而再次避雷器动作。避雷器动作两次是由于中性点电弧重燃导致。二是低压侧c相避雷器动作是由于传递过电压导致，c相工频电压比a、b相大1倍，被击穿概率更大。

高压B相动作时间未知，因此其动作可能由于充电合闸引起，但本文认为空充变压器引起过电压导致避雷器动作的可能性较小，但不排除。

参考文献：

［1］陆国俊.110kV和220kV变压器中性点过电压保护方式的选择［J］.广东电力，2003，16（1）：20-22

［2］陈锐，王书友，张德广.110kV和220kV变压器中性点过电压及保护分析［J］.变压器，2013，50（1）：33-37.

中图分类号：TM772

文献标识码：A

文章编号：1003-5168（2016）02-0129-03

收稿日期：2016-01-28

作者简介：唐理壮（1983-），男，本科，工程师，研究方向：继电保护/调度通信自动化。

Cause Analysis of Neutral Point Fault of 220kV Transformer

Tang Lizhuang
（Its Dazu County of Chongqing Area Power Supply Co.Ltd.,Chongqing Sichuan 402360）

Abstract:This paper mainly on a#2 transformer substation 220kV new cast,after the completion of the fi⁃nal charge,the operator opened the 220kV side of the neutral point grounding tool(#1 main transformer neutral point grounding,no-load operation).In the moment,the arc was generated between the knife gate and the moving contact,and the electric mechanism of the knife gate electric mechanism continues to burn,until the knife gate was separated from a certain distance,the arc was extinguished.After the knife gate was completely open,the main abnormal sound became large,and found that the main transformer 10kV side C phase arrester smoke,then stopped the main transformer#2.Based on this,the causes of these failures were analyzed.

Keywords:transformer;failure cause;220kV