35kV变电站站用变高压侧保险故障导致电网异常事件分析

云南电网有限责任公司玉溪供电局 李茂春 张琦 杨永旭

1 事件过程

2020年10月4日13 时13 分17 秒172 毫秒，35kV安龙变35kV#1站用变高压侧A、B相跌落式熔断器发生接地故障，35kV#1 主变35kV侧中性点引出端头对地放电，35kV#1主变高后备复压过流保护动作跳开高压侧301、低压侧001断路器，35kV安龙变#1主变、10kV母线失压。

故障前35kV安龙变站内运行方式如图1所示。故障后35kV 安龙变站内运行方式如图2所示。35kV#1 站用变高压侧跌落熔断器检查情况如图3所示。

图1 故障前35kV安龙变站内运行方式

图2 故障后35kV安龙变站内运行方式

图3 35kV#1站用变高压侧跌落熔断器检查情况

35kV#1 主变中性点套管出线桩头检查情况如图4所示。2020年10月4日16 时33 分49 秒996 毫秒，35kV 安龙变35kV#1 站用变高压侧A、B 相跌落式熔断器发生相间短路，110kV 武洒变35kV 武那线过流Ⅲ段保护动作跳闸隔离故障。故障前110kV 武洒变、35kV 那塘山变、洼垤变、安龙变联络图如图5所示。故障后110kV 武洒变、35kV那塘山变、洼垤变、安龙变联络图如图6所示。

图5 故障前110kV 武洒变、35kV 那塘山变、洼垤变、安龙变联络图

图6 故障后110kV 武洒变、35kV 那塘山变、洼垤变、安龙变联络图

经查询云南省雷电监测系统相关记录，10月4日13 时13 分17 秒170 毫秒至16 时33 分49 秒521毫秒，35kV那洼安线附近共有12次落雷记录。

事件时序如下，13时13分17秒172毫秒35kV安龙变35kV#1站用变A、B相跌落式熔断器发生接地故障→9ms，35kV 安龙变35kV#1主变高后备保护启动→810ms，35kV安龙变35kV#1主变高后备保护动作出口跳301、001 断路器，35kV 安龙变#1主变、10kV 母线失压→16 时33 分49 秒996 毫秒，35kV 安龙变35kV#1 站用变A、B 相跌落式熔断器发生相间短路，110kV 武洒变35kV 武那线保护启动→1435ms，110kV武洒变35kV武那线保护出口跳闸隔离故障。

2 事故分析

2.1 35kV安龙变35kV#1主变高后备保护动作分析

35kV安龙变35kV#1主变高后备保护故障录波如图7所示。

图7 35kV安龙变35kV#1主变高后备保护故障录波

由图7故障录波图看出，13 分17 秒172 毫秒35kV 安龙变35kV#1 站用变A、B 相跌落式熔断器发生接地故障，A 相电压降为零，B 相电压降为正常电压约三分之一，零序电压出现，一次值达到约30kV。35kV安龙变35kV#1站用变A、B相跌落式熔断器发生接地故障同时，35kV#1主变35kV侧中性点引出端头对地放电[1]。故障点(35kV#1 站用变A、B相跌落式熔断器处)到35kV#1主变35kV侧中性点引出端头之间短暂变为接地系统。主变高压侧故障电流A、B、C三相电流相位一致，幅值基本一致，可判断此故障电流为零序电流，幅值在0.6～0.9A 之间波动，大于高后备复压闭锁过流定值0.28A。同时A相电压降为0kV，B相电压降为23V左右，亦满足复压开放条件。保护启动801ms 后（定值0.8s），35kV#1主变高后备保护动作出口。线路故障时故障点两侧序分量电流分布如图8所示。

图8 线路故障时故障点两侧序分量电流分布

因35kV#1 主变低压侧仅有两条负荷出线，发生故障时可认为空载运行。当35kV#1站用变A、B相跌落式熔断器发生接地故障，同时35kV#1 主变35kV 侧中性点引出端头对地放电，故障点(35kV#1 站用变A、B 相跌落式熔断器处)到35kV#1 主变35kV侧中性点引出端头之间短暂变为接地系统，由序分量分析，故障点到主变高压侧这边只有零序电流，故障点到电源侧只有正序和负序电流。35kV#1主变差动保护装置为南瑞技NSR691RF-D-NW，角度转换采用“Y”转“△”，转换后的高压侧电流如式（1）、式（2）、式（3）：

因主变高压侧故障电流三相电流为零序电流，Ia=Ib=Ic，故IA=0，IB=0，IC=0，差动保护装置未动作。35kV那洼安线路A相电流、电压曲线如图9所示。

图9 35kV那洼安线路A相电流、电压曲线

35kV 安龙变35kV#1 主变高后备动作跳闸后，变为不接地系统单相接地故障，A 相电压约0kV，C相电压被抬高至相电压。发生单相接地故障35kV安龙变35kV主变电压与35kV那洼安电流曲线，可推断接地故障为短时故障，故障消失后35kV 安龙变35kV 那洼安线路电压恢复，接地消失（A 相电压 22.3kV、A相电流2.46A）。

2.2 35kV那塘山变35kV那洼安线路保护动作分析

35kV 安龙变35kV#1 站用变A、B 相跌落式熔断器对地击穿时，35kV 母线电压二次值为100V，电压未明显降低，故障相间存在高阻。那塘山变35kV 母线电压高于低压闭锁定值（70V），故障电流（9.3A）超过35kV 那洼安线路保护过电流定值（5A），但电压条件不满足，保护装置可靠不动作。

2.3 110kV武洒变35kV武那线保护动作分析

110kV 武洒变35kV 武那线保护定值如图10所示。

图10 110kV武洒变35kV武那线保护定值

2020年10月4日16 时33 分49 秒996 毫秒，35kV 安龙变35kV#1 站用变A、B 相跌落式熔断器发生相间短路，110kV 武洒变35kV 武那线保护启动，经1.435s 后出口跳闸。110kV 武洒变35kV 武那线线路保护Ⅲ段过流定值为7A，故障时装置采样有效值为6.9A，满足继电保护检验规范5%的误差要求，保护可靠动作。

因35kV 洼垤变有35kV 洼小线小电上网，110kV 武洒变35kV 武那线Ⅲ段过流保护动作后，35kV 武那线线路仍然有电不满足检线路无压的条件。110kV武洒变35kV武那线（型号RCS9611C，版本号2.23）为老版本，重合闸整组复归时间是9.9s，经9.901s 后重合闸放电，重合闸未动作。110kV武洒变35kV武那线过流Ⅲ段保护动作跳闸，重合闸未动作，35kV那唐山、35kV洼垤变约1min瓦解。

3 预防措施

3.1 采取防雷措施

本次事件跳闸第一次故障直接原因为35kV 那洼安线T接35kV安龙变线段遭受雷击，雷击过电压使35kV 安龙变35kV#1站用变A、B相跌落式熔断器、35kV#1 主变35kV 侧中性点出线桩头对地击穿，形成接地故障。第二次故障直接原因是35kV那洼安线T接35kV安龙变线段遭受雷击，35kV安龙变35kV#1 站用变A、B 相跌落式熔断器对地击穿，形成A、B 相间高阻短路故障。在线路侧采取更有效的防雷措施，有效减少雷击过电压侵入站内的频次，减少事故跳闸的发生率，提高局部电网的安全稳定运行。

3.2 35kV线路保护重合闸逻辑优化

110kV 武洒变35kV 武那线，重合闸方式为检无压，装置型号RCS9611C，版本号2.23，重合闸整组复归时间是9.9s，经9.901s 后重合闸放电，重合闸未动作。运维人员对110kV 武洒变35kV 武那线线路保护装置进行升级，重合闸启动后等待重合条件为10min，提高重合闸的成功率，保证110kV武洒变、35kV那塘山变、洼垤变、安龙变局部网络的可靠运行。