某变电站22022020 kVkVkVV母线PTPTPTT并列柜烧损事件分析

杨　越，潘本仁，万　勇，桂小智，张　妍

（国网江西省电力有限公司电力科学研究院，江西南昌330096）

0　引言

变电站的二次回路所属设备繁多、延伸范围广，常常由于人为的接线错误及不可控的外因，如绝缘老化、施工改造、恶劣天气等问题会造成二次回路出现多点接地现象，严重时还会引起短路等故障的发生，严重威胁电力设备及电网的安全稳定运行。

在变电站综合自动化改造施工中应注意交流电流、电压回路及直流回路的二次线，特别是在线槽中的二次线，极易被盖板压伤或被固定螺丝钉破，同样二次线在屏内两侧配线布置时，也应注意导线与屏体外壳之间的距离。施工中的二次电缆被电缆盖板磨破的地方很隐蔽，在雨天时就会造成二次回路一点或多点接地甚至短路，对容易损伤的回路要重点严格检查[1]。本文就是介绍一起因PT本体接线盒和金属管连接处二次电缆绝缘受损造成对地短路的事故，通过对二次回路出现绝缘而引起故障的分析，提高人们今后对此部分的重视。

1　事情经过

6月23日14时220 kV某变电站PT并列柜右侧二次线槽二次线缆着火，导致站内所有220 kV、110 kV及10 kV保护装置“PT断线”告警；直流馈线屏测控装置电源空气开关跳闸，1号、2号主变测控、6条220 kV线路测控、7条110 kV出线测控、公共测控装置失电。运检人员通过更换PT并列柜及二次配线，将整个电压回路接线恢复正常运行方式，并申请220 kV恢复送电，送电过程中电压并列柜再次发生二次配线起火燃烧，运行人员立即断开PT刀闸，将220 kV PT退出运行，导致整个变电站与电压相关的保护退出运行。

1.1　现场情况及处理

1.1.1第一次现场情况及处理

图1　二次线槽中段及顶部小母线

16点抢修人员到达现场，检查发现PT并列柜内右侧二次线槽中段及顶部小母线部分二次线烧毁严重（见图1）。随后立即将PT并列柜内右侧端子排外侧二次接线全部断开，检查发现220 kV I段母线电压L630回路有60 V左右，向调度控制中心申请220 kV I段母线PT转为冷备用，L630回路电位消失。

经检查，发现烧损特别严重的为220 kV I段母线电压N600回路（见图2）。为了尽快恢复全站母线电压，拆除配线烧毁严重的220 kV PT并列装置及厂家配线，临时换上备用的10 kV PT并列装置。

图2　220 kV I段母线电压N600回路

1.1.2第二次现场情况及处理

24日03:20完成PT并列柜内配线及小母线跳接工作，申请先恢复站内110 kV及10 kV母线电压，检查其保护及测控装置“PT断线”均已返回。04时，申请恢复220 kV电压（为了避免损坏一次设备，将220 kV两段母线电压开口三角L600回路在并列屏断开，220 kV母线PT端子箱空气开关已断开）。

04:10，经许可将220 kV I段母线PT刀闸合上时，PT并列柜内立刻冒出白色浓烟，直流屏发出“控制空气开关跳闸”语音报警，打开屏柜后门发现右侧端子排中段二次配线起火燃烧，并立即断开刀闸，I段母线PT退出运行后抢修人员再次检查烧损情况，发现与第一次烧损位置完全一致。

2　现场检查及试验分析

2.1　二次电缆检查分析

三个电压等级的电压回路N600分别在PT接口屏接地后，经铜芯线上屏顶小母线，经小母线后的电压二次回路在主变保护和线路保护屏柜内存在多个接地点。

PT本体端子箱至并列柜的二次电缆绝缘试验及外观均正常。从现场电缆烧损情况看，仅两处电缆存在过热烧损现象。一是并列柜中电压二次回路至屏顶小母线的N线烧毁最为严重。二是220 kVⅠ母PT本体A相接线盒中的二次线芯烧损，其中保护绕组烧损较严重（见图3）。

图3　二次线芯烧损图

2.2　空气开关检查及试验

220 kVⅠ母PT均为三相（每相有3个绕组），分别为测量（1a1n）、保护（2a2n）和开口三角绕组（dadn），测量、保护在PT端子箱处均配置了自动空气开关。

检查Ⅰ母PT端子箱的自动空气开关外观正常，然后对Ⅰ母保护绕组的自动空气开关做了短路试验，短路时空气开关自动跳闸功能正常，排除空气开关后保护二次绕组短路的原因。

2.3　PT本体试验及检查

对220 kVⅠ母PT三相进行了绕组绝缘电阻、绕组绝缘介损、直流电阻和变比试验，试验结果均合格。对I段母线A相PT进行解体检查，查看了电压互感器铁心、支架，未发现异常。重点检查了互感器二次线圈匝间及层间绝缘，未发现有放电痕迹，检查了二次线圈接头部位，未发现有过热痕迹。

综合试验及解体检查情况，可以排除电压互感器内部二次线圈短路导致保护屏柜起火燃烧。

3　故障原因分析

3.1　故障录波电压波形分析

调取现场故障滤波器的实时数据（见图4-6）展开具体分析，还原事故发生的始末，初步推断出引起本次故障的原因。

图4　220 kVⅠ母相电压图

图5　220 kVⅡ母线电压

13:52:34，Ⅰ母电压发生畸变，A相电压降为47.151 V，但220 kVⅠ母电压的线电压幅值相位无变化且波形无畸变，Ⅱ母电压正常。

图6　220 kV Ⅰ母A、B、C相电压，Uab、Ubc、Uca线电压

14:14:48，Ⅰ母A相电压降为19 V，相电压畸变且降低，而线电压无变化，且开口三角电压几乎为0，因第二次烧损开口三角回路已断开，可以排除开口三角绕组接地的现象。Ⅱ母电压仍正常。因此初步判断电网无故障，故障点在PT本体及其二次回路。

3.2　故障现象原理分析

结合上节故障录波电压波形分析与原理分析图（图7）推测出起始的故障为220 kVⅠ母A相PT的2n绕组线芯在本体接线盒和金属管连接处绝缘受损造成对地短路，短路电流通过大地、控制室电压二次回路接地点和保护绕组的N线构成回路，由于N线长度较长，因此在N线上形成较大压降，与A相电压畸变降低、三相线电压无变化无畸变的现象吻合。

图7　原理分析图

3.3　Matlab仿真验证分析

根据一次系统及线路参数，在Matlab平台上搭建仿真模型，对此次220 kVⅠ母A相PT短路故障进行仿真分析，其仿真模型如图8所示。

图8　Matlab仿真模型

仿真结果如下图9、10所示，故障时，220 kVⅠ母A相电压下降，B、C相电压升高；220 kVⅠ母电压的线电压幅值相位无变化且波形无畸变。仿真输出结果与故障录波数据及原因分析相符。

图9　Ⅰ母三相相电压

图10　Ⅰ母三相线电压

综合上述检查分析，本次故障的主要原因为220 kVⅠ母A相PT的保护绕组（2a）线芯在本体接线盒和金属管连接处绝缘受损造成对地短路，故障电流经保护小室PT二次回路的接地点、二次回路的N线流回PT本体，造成二次回路烧损，二次回路阻抗越大的位置发热越严重。

4　结束语

综合上述检查分析，本次故障的主要原因为220 kVⅠ母A相PT的1n绕组线芯在本体接线盒和金属管连接处绝缘受损造成对地短路。故障电流经保护小室PT二次回路的接地点、二次回路的N线流回PT本体，造成二次回路烧损。针对此次事件提出以下几点建议；

1）在新安装时，必须严格按照DL/T 995规程的要求对电压二次回路进行绝缘试验，避免二次回路在安装时绝缘受损，造成运行过程中出现短路故障，影响设备正常运行。

2）按照反措要求，电压二次回路应一点接地，对于这种情况各部门应重新梳理二次回路的接地情况，二次回路不应存在多点接地，并做好关于二次回路连接及接地点的详细记录。

3）发生电压二次回路烧损后，应对PT本体及二次回路进行全面检查，重点结合故障录波和空气开关状态展开分析（若PT端子箱空气开关未跳闸，应重点检测PT本体及本体接线盒至PT端子箱的线缆；若PT端子箱空气开关跳闸，应重点检测PT端子箱至二次装置的线缆），事故原因未调查清楚之前禁止恢复送电。

4）在继电保护状态评价的专业巡视中，要求测量电压二次回路接地线、电流二次回路N线和接地线的电流，若发现通过的电流较大，应立即对二次回路及接地情况进行全面检查，可以提前发现二次回路绝缘存在的问题。