220kV主变跳闸及35kV母线失压事故分析及防范措施

杨 鑫 黄佳林 陈 懿

（国网上海市电力公司超高压分公司）

0 引言

220kV主变在电力系统电力变换中处于重要的地位，电压等级高、容量大的变压器，一旦发生故障，将造成重大影响，严重时甚至会引发爆炸，对附近居民社会生活以及企业发展带来十分严重的后果。为保证变压器长期安全稳定运行［1-4］，降低变压器故障发生，提高变压器运维质量，防止设备事故，避免重大经济损失具有极为特殊的意义。

1 系统运行方式介绍

变电站220kV为双母线带旁路接线方式［5-6］，220kV母联合位双母线并列运行，35kV母线分段运行。2号主变220kV副母运行容量为150MW，35kV侧分别送三、四段母线。故障时该变电站未许可工作票，未执行倒闸操作票。

2 事故简况及原因分析

2.1 事故简要过程

2022年11月10日14：10：57.639，220kV变电站2号主变第一、二套接地变零序过流I段保护动作，2号主变35kV三、四段开关分闸；2号主变第一、二套接地变零序过流II段动作，2号主变220kV开关分闸；二／三段分段自切零序后加速动作，三段母线失压。具体保护动作情况见表1。

表1 保护动作情况

2号主变第一、二套接地变零序过流I段保护动作，2号主变35kV三、四段开关分闸，故障点未切除，35kV三段母线出线张啦3G384、张绩3G381线路保护启动；0.5s后2号主变第一、二套接地变零序过流II段动作，2号主变220kV开关分闸，故障电流切除。2号主变35kV三、四段开关分闸后，0.3s后低压侧分段自切动作，其中35kV四／五段分段自切成功，35kV四／五段分段合闸，四段母线恢复供电；35kV二／三段分段自切保护动作，35kV二／三分段开关合闸，0.5s后35kV二／三段分段自切零序后加速动作（整定时间为4.5s，自切后加速先于线路零流保护动作时间1s），35kV二／三分段分闸。

运维人员现场排查故障点发现2号主变35kV电缆头C相接地故障，张啦3G384、张绩3G381有保护启动记录。

2.2 主要继电保护动作情况及故障录波器分析

2号主变跳闸事故过程中主要继电保护动作情况如下表2所示，事故过程中2号主变第一、二套保护以及非电量保护都动作，接地变零流I、II段动作，两次故障电流都为750.6A，220kV和35kV操作箱动作跳开35kV、220kV开关；35kV四／五段分段自切动作判断五母有电压，主变35kV四段开关分位，合上分段开关；35kV二／三段分段自切动作判断一母有电压，主变35kV二段开关分为，合上分段开关，继电保护判断有接地故障，零流后加速保护动作、跳开分段动作。

表2 主要继电保护动作情况

现场调阅故障录波器图形进行分析，故障开始时主变35kV三母C相电压降低，A、C相电压升高，同时出现零序电压；2号主变35kV侧相比于A、B两相2.65A，C相电流5.338A明显增大，判断为主变35kV侧C相接地故障。故障持续4s时接地变零序过流I段保护动作动作，2号主变35kV三、四段开关分闸，故障点仍未切除，0.5s后2号主变第一、二套接地变零序过流II段动作（整定时间为4.5s），2号主变220kV开关分闸，故障电流切除。

图 35k V二／三段分段自切动作一、二母电压波形

从故障录波器图可以看出，故障持续440ms时接地变零序过流I段保护动作动作，2号主变35kV三、四段开关分闸，35kV二／三段分段自切保护动作，35kV二／三段分段开关合位，一、二母A相电压明显降低，B、C相电压升高，同时出现零序电压，说明三段母线出线上有A相接地故障，由于线路零流保护动作时间1s。分段自切零序后加速动作时间为0.2s，故35kV二／三段分段自切零序后加速动作，跳开35kV二／三段分段开关，三段母线失压。

3 故障处置措施

停用35kV二／三段分段自切，停用35kV四／五段分段自切；35kV三段母线所有回路改为开关线路检修，三段母线改检修；2号主变改为检修、2号主变35kV开关改为开关检修。

2号主变本体短路阻抗、直流电阻，2号接地变接地电阻试验合格，正常可投入运行。更换2号主变35kV受损变形的两侧终端电缆，并增加支架支撑使电缆平滑敷设，满足弯曲半径，并更换2号接地变电缆主变侧破损热缩管。

35kV三段母线改检修，检查35kV三段母线仓内三相母排、支持绝缘子及穿柜套管，以及三段母线各出线柜内流变、母排、触头盒的情况，并进行绝缘及耐压试验，未见明显异常。检查张绩3G381、张啦3G384线路电缆绝缘情况，发现张绩3G381电缆A相故障，张啦3G384绝缘试验合格。对三段母线及其他线路进行恢复送电，复役正常。

4 反事故措施及运维注意事项

事故暴露出了变电站内设备及运维管理存在的问题，包括以下几个方面：

（1）电缆头内部积水导致电缆内部发热引起绝缘击穿。35kV母排热缩套包裹着35kV电缆头，母排热缩套中间无排水口，遇到大雨天气雨水可能聚集在母排包裹电缆头热缩套空隙中，导致电缆头发热引发击穿。母排热缩套包裹电缆头应设置排水口，母排热缩套与电缆头之间用金属导电杆连接。

（2）加强运维人员带电检测技术，大雨过后应对设备电缆接头进行红外测温，若发现电缆头温度过高应及时汇报，防止因电缆头受潮发生跳闸事故。

（3）运维人员对复合型事故判断缺乏经验， 针对变电站多类型的复合事故进行培训和模拟事故预想，并制定相应的指导措施和作业规范，指导运维人员能够准确、果断地处理复杂故障的方法。

5 结束语

220kV变电站2号主变在运行中主变第一、二套保护动作造成2号主变跳闸；同时35kV二／三段分段加速保护动作，自切动作不成功，造成35kV三段母线失压。通过继电保护装置的动作情况及故障录波器的图形，并结合一次设备的检查情况，判定2号主变原因为35kV电缆头C相接地故障，三段母线失压原因为张绩3G381站外电缆承受故障暂态过电压后绝缘受损A相故障导致。并结合停电检修处理事故、恢复设备正常运行，并制定了相应的反事故措施，进一步减少类似事件的发生。