论文部分内容阅读
摘要：对一起500kV主变压器在投产充电过程中发生的跳闸事故及原因进行分析，提出对主变送电过程中应采取的一些措施。
关键词：接地故障 零序电流 充电保护
在500kV忻州变电站投产送电阶段，发生过一起特殊的跳闸事故。之所以说是“特殊”，一是因为这次跳闸发生在电闪雷鸣倾盆大雨阶段正在对变电站内最主要的设备主变压器进行启动送电过程中；二是因为这次主变跳闸事故是由500kV线路接地故障引起的，但由于线路是瞬时故障所以重合成功，而主变跳闸后又导致35kV母线失压引起电容器失压保护动作跳闸。这就是由于线路瞬时接地故障导致变电站内500kV、220kV和35kV三个电压等级的开关同时跳闸的特殊之处，在正常运行中发生的可能性是非常小的。
1 事故经过
1.1 系统运行方式
1号主变三侧正常运行；2号主变高压侧5012、5013断路器热备用，中压侧2002断路器上C母经2020串带运行，低压侧3002断路器带35kV B母线运行。
500kV：500kV I、II段母线运行；500kV第一串5011断路器，第三串5031、5032、5033断路器、第四串5041、5042、5043断路器、第五串5051、5052断路器运行；220kV：2201、2303、2304上A母运行，2001、2202上B母运行，2002上C母运行；母联2010、2020运行，分段2000热备，2020断路器充电保护投入。35kV：3001上A母运行，3002上B母运行，3023断路器运行；3013、3014、3024、3012、3021、3022断路器热备用；1号站用变带Ⅰ段负荷运行，2号站用变带Ⅱ段负荷运行，0号站用变空载运行。
1.2 天气情况：电闪雷鸣，倾盆大雨。
1.3 现象和信息
报警音响响，后台机主接线画面5051、5052、2020、3023断路器闪光报警；监控系统事故报警窗显示：500kV第五串故障录波器柜录波动作，5052、5051断路器CZX-22R第一二组控制回路断线、5052、5051断路器CZX-22R第一二组出口跳闸、5052、5051断路器RCS-921A保护跳闸动作；5052断路器CZX-22R闭锁重合闸动作；忻侯I线RCS-931A保护动作跳闸；忻侯I线光差L90差动保护A相跳闸、起动重合闸、中开关A相断开、边开关A相断开；5052、5051断路器保护联动、重合闸动作；忻侯I线光差931A电流差动保护动作、最大故障电流2.6最大零序电流2.39、短路位置50.1；2020保护动作、2020一二组控制回路断线、2020一二出口跳闸、2020A、B、C相跳闸、2020开关分闸、AC母联CSC122B零序过流I 段出口、3023保护动作、3023开关分闸、3号电容器9633A1低电压动作、3号电容器9633A1事故总信号动作、220kV故录柜一二录波启动、220kV母线BP-2BⅢPT断线。监控系统忻侯I线光字牌分画面显示：“L90保护动作”、“RCS931A保护动作”“RCS921A保护跳闸”、“RCS921A重合闸动作”；5052断路器光字牌分画面“CZX-22R第一二组出口跳闸”、“CZX-22R第一二组控制回路断线”、“A相跳位”光字牌亮；5051断路器光字牌分画面“CZX-22R第一二组出口跳闸”、“CZX-22R第一二组控制回路断线”、“A相跳位”光字牌亮；忻侯I线电压遥测值正常为513kV，电流、有功、无功遥测值正常；2020母联光字牌分画面“A相跳位”，“B相跳位”，“C相跳位”、“一二组出口跳闸”，“一二组控制回路断线”“保护动作装置告警”光字牌亮；3号电容器光字牌分画面“装置动作”“保护动作”光字牌亮。
2 原因分析
电网运行实践表明，在大电流接地系统中电网中线路接地故障发生的机率很高，占线路全部故障的80%-90%。在大接地电流系统中，发生单相或两相接地故障时，在接地故障点就会出现零序电压，同时产生零序电流和零序功率，利用这些零序分量构成的保护称为零序保护。零序分量的特点：①系统任一点接地短路时，网络中任何地点的三倍零序电流都等于该处三相电流的向量和；②零序电流的分布与变压器中性点接地的多少及位置有关而与电源的多少无关，零序电流是沿线路、变压器中性点、大地和接地点形成回路的，变压器中性点是否接地直接影响零序阻抗的大小和零序通路。③故障点零序电压最高，变压器中性点接地处的零序电压为零；④故障点零序功率最大，变压器中性点接地处的零序功率最小；⑤零序电流超前零序电压，零序功率的方向由线路指向母线，零序阻抗和零序网络不受系统运行方式的影响。
根据以上现象，经分析研究，初步判断为500kV忻侯I线线路A相瞬时故障，5051、5052断路器A相跳闸，单相跳闸单相重合成功，在500kV系统发生单相接地故障时，2020断路器充電保护通过500kV母线→5031、5032断路器→1号主变→2001断路器→220kVB母→2010断路器→220kVA母→2020断路器的路径感受到500kV的零序电流，由于2020断路器充电保护零序整定值较小；该零序电流启动了充电保护，零序I段动作将2020断路器跳开；由于2号主变仅由中压侧2002断路器带，高压侧5012、5013热备用，而2020又串带2002断路器，所以当2020断路器跳闸后，2号主变失压，35kV 3号电容器组失压保护动作，跳开3023断路器。
3 结论
3.1 为避免主设备在送电过程中跳闸，充电保护在设备充电正常后应立即退出。
3.2 新设备在启动过程中任何保护动作导致开关跳闸特别是涉及各个电压等级的保护同时动作在客观上和实践中检测了新投保护装置、自动化装置、故障录波器、监控系统等动作的正确性。
关键词：接地故障 零序电流 充电保护
在500kV忻州变电站投产送电阶段，发生过一起特殊的跳闸事故。之所以说是“特殊”，一是因为这次跳闸发生在电闪雷鸣倾盆大雨阶段正在对变电站内最主要的设备主变压器进行启动送电过程中；二是因为这次主变跳闸事故是由500kV线路接地故障引起的，但由于线路是瞬时故障所以重合成功，而主变跳闸后又导致35kV母线失压引起电容器失压保护动作跳闸。这就是由于线路瞬时接地故障导致变电站内500kV、220kV和35kV三个电压等级的开关同时跳闸的特殊之处，在正常运行中发生的可能性是非常小的。
1 事故经过
1.1 系统运行方式
1号主变三侧正常运行；2号主变高压侧5012、5013断路器热备用，中压侧2002断路器上C母经2020串带运行，低压侧3002断路器带35kV B母线运行。
500kV：500kV I、II段母线运行；500kV第一串5011断路器，第三串5031、5032、5033断路器、第四串5041、5042、5043断路器、第五串5051、5052断路器运行；220kV：2201、2303、2304上A母运行，2001、2202上B母运行，2002上C母运行；母联2010、2020运行，分段2000热备，2020断路器充电保护投入。35kV：3001上A母运行，3002上B母运行，3023断路器运行；3013、3014、3024、3012、3021、3022断路器热备用；1号站用变带Ⅰ段负荷运行，2号站用变带Ⅱ段负荷运行，0号站用变空载运行。
1.2 天气情况：电闪雷鸣，倾盆大雨。
1.3 现象和信息
报警音响响，后台机主接线画面5051、5052、2020、3023断路器闪光报警；监控系统事故报警窗显示：500kV第五串故障录波器柜录波动作，5052、5051断路器CZX-22R第一二组控制回路断线、5052、5051断路器CZX-22R第一二组出口跳闸、5052、5051断路器RCS-921A保护跳闸动作；5052断路器CZX-22R闭锁重合闸动作；忻侯I线RCS-931A保护动作跳闸；忻侯I线光差L90差动保护A相跳闸、起动重合闸、中开关A相断开、边开关A相断开；5052、5051断路器保护联动、重合闸动作；忻侯I线光差931A电流差动保护动作、最大故障电流2.6最大零序电流2.39、短路位置50.1；2020保护动作、2020一二组控制回路断线、2020一二出口跳闸、2020A、B、C相跳闸、2020开关分闸、AC母联CSC122B零序过流I 段出口、3023保护动作、3023开关分闸、3号电容器9633A1低电压动作、3号电容器9633A1事故总信号动作、220kV故录柜一二录波启动、220kV母线BP-2BⅢPT断线。监控系统忻侯I线光字牌分画面显示：“L90保护动作”、“RCS931A保护动作”“RCS921A保护跳闸”、“RCS921A重合闸动作”；5052断路器光字牌分画面“CZX-22R第一二组出口跳闸”、“CZX-22R第一二组控制回路断线”、“A相跳位”光字牌亮；5051断路器光字牌分画面“CZX-22R第一二组出口跳闸”、“CZX-22R第一二组控制回路断线”、“A相跳位”光字牌亮；忻侯I线电压遥测值正常为513kV，电流、有功、无功遥测值正常；2020母联光字牌分画面“A相跳位”，“B相跳位”，“C相跳位”、“一二组出口跳闸”，“一二组控制回路断线”“保护动作装置告警”光字牌亮；3号电容器光字牌分画面“装置动作”“保护动作”光字牌亮。
2 原因分析
电网运行实践表明，在大电流接地系统中电网中线路接地故障发生的机率很高，占线路全部故障的80%-90%。在大接地电流系统中，发生单相或两相接地故障时，在接地故障点就会出现零序电压，同时产生零序电流和零序功率，利用这些零序分量构成的保护称为零序保护。零序分量的特点：①系统任一点接地短路时，网络中任何地点的三倍零序电流都等于该处三相电流的向量和；②零序电流的分布与变压器中性点接地的多少及位置有关而与电源的多少无关，零序电流是沿线路、变压器中性点、大地和接地点形成回路的，变压器中性点是否接地直接影响零序阻抗的大小和零序通路。③故障点零序电压最高，变压器中性点接地处的零序电压为零；④故障点零序功率最大，变压器中性点接地处的零序功率最小；⑤零序电流超前零序电压，零序功率的方向由线路指向母线，零序阻抗和零序网络不受系统运行方式的影响。
根据以上现象，经分析研究，初步判断为500kV忻侯I线线路A相瞬时故障，5051、5052断路器A相跳闸，单相跳闸单相重合成功，在500kV系统发生单相接地故障时，2020断路器充電保护通过500kV母线→5031、5032断路器→1号主变→2001断路器→220kVB母→2010断路器→220kVA母→2020断路器的路径感受到500kV的零序电流，由于2020断路器充电保护零序整定值较小；该零序电流启动了充电保护，零序I段动作将2020断路器跳开；由于2号主变仅由中压侧2002断路器带，高压侧5012、5013热备用，而2020又串带2002断路器，所以当2020断路器跳闸后，2号主变失压，35kV 3号电容器组失压保护动作，跳开3023断路器。
3 结论
3.1 为避免主设备在送电过程中跳闸，充电保护在设备充电正常后应立即退出。
3.2 新设备在启动过程中任何保护动作导致开关跳闸特别是涉及各个电压等级的保护同时动作在客观上和实践中检测了新投保护装置、自动化装置、故障录波器、监控系统等动作的正确性。