35kV变电站主变主保护动作及故障原因分析和解决对策 李煜舟

35kV变电站主变主保护动作及故障原因分析和解决对策李煜舟

发表时间：2019-07-22T14:47:41.143Z 来源：《基层建设》2019年第12期作者：李煜舟王俊慧

[导读] 摘要：35 kV变电站作为电力供电系统中的主要组成部分，它负责转换电能和重新分配电能任务，变电站的主变压器是主要设备之一，运作主变压器会关系到电网整体运行的安全性，其影响着电网运行的安全性和经济性。

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摘要：35 kV变电站作为电力供电系统中的主要组成部分，它负责转换电能和重新分配电能任务，变电站的主变压器是主要设备之一，运作主变压器会关系到电网整体运行的安全性，其影响着电网运行的安全性和经济性。本文分析了雷击引起的变压器主保护动作以及变压器内部绕组故障等故障因素，并提出了相应的对策进行解决。

关键词：主变保护动作；接地电流；小型接地电流系统；单相接地故障

引言：大部分偏远山区的电力供电系统存在一系列突出问题，如较长的供电线路、较低的安全水平、高雷区部分穿越等。针对这样的情况，外部雷击导致主变压器的主要保护动作偶尔发生，接地电流穿透变压器内部的高压侧绕组绝缘层并导致绕组匝间短路，从而出现永久性的故障，导致整个地区的电源故障跳闸和停电，这给电力生产带来了极其严重的安全负面影响。为了将供电系统的可靠性和安全性进一步提高，对故障原因以及存在的问题进行积极分析，并在此基础上对解决方案和对策进行探讨，对供电安全和整个电网安全都有重要的价值和意义。

1 主变压器发生故障情况

1.1故障概况

某地35kV变电站遭遇强烈雷击，在14：50左右2＃主变压器（3150kV A，35kV / 10kV）机体和开关重气动作、变压器差动保护动作造成两侧主变压器开关跳闸，导致整个变电站失压。主变压器保护测控装置表明主变压器差动电流0.58A（设定起始值0.5A），变压器体和开关重气保护启动，2＃主变油温报警，启动减压阀，瓦斯轻没发生警报；操作人员还反映了变压器在保护跳闸前运行的明显异响。

1.2现场检查情况

检查2＃主变压器外观无异常，高低压侧开关与避雷器完好无损，变电站内部避雷针的接地电阻为0.9欧姆；测试变压器绕组的直流电阻，有258-260毫欧低压侧相绕组，高压侧绕组的AB和BC都表明大于2千欧，超出范围，交流绕组电阻4.05欧姆；没有进行油色谱分析测试。最先判断变压器的高压侧B相绕组存在故障，两天后，利用吊罩检查了变压器。结果发现，变压器高压侧的B相绕组分别在上部导电杆连接与分接开关两处凸出，变压器绕组燃烧后有很明显的铜渣。

2分析故障原因

基于上述事故现象、变压器的吊罩检查以及保护数据，变压器高压部分B相绕组的初步分析是由于外线遇到强雷击，不仅避雷器放电，其还出现单相接地故障，变压器有接地电流侵入并产生电弧，电压会破坏高压侧B相绕组的绝缘，并导致绕组匝间短路，从而绕组烧毁。在这里，通过简单分析，接地电流在什么条件下会侵入变压器内部，并使变压器的主要保护动作均匀地烧毁内部绕组：

（1）系统应该是一个小型的接地电流系统。如果此时雷击继续击中架空线的任何相位，通过避雷器放点变成单相接地故障，并且开关装置的保护将不起作用。由于在小型接地电流网格中发生单相接地是较小的接地电流，因此允许系统在少量接地的情况下继续运行一小段时间。雷电如果同时撞击外线的两相或三相，线路开关柜的过流保护将起到切断入侵接地电流路径的作用。

下图为接地故障的原理图

（2）外部架空线路应靠近避雷器安装位置遭到的雷击。线路的任何相位都被雷击，然后由避雷器放电，变成单相接地故障。不动作的开关设备保护接地电流沿着低压侧母线入侵变压器，形成单相接地故障回路。由于变压器的中性点未接地，因此接地电流会在变压器内发生电弧过电压。这种电弧过电会造成两种危害：一是引起变压器中相间短路故障，变压器产生主要保护动作；另一种是故障相绕组绝缘突破，然后发展成变压器的绕组匝间短路永久故障。这两种危险对变压器绕组绝缘都具极大破坏性，对安全运行变压器有严重的威胁。（3）线路避雷器的放电时间相较于变压器保护动作长是最关键的条件。

即使外部电路受到雷击，避雷器也会立即完成放电过程，并且放电速度会超过任何保护速度。因此，正常情况下的雷击不会出现接地故障，当避雷器有着较差的放电性能，接地网在不利条件下接地，避雷器不能立即完成放电，连续放电过程易于出现单相接地故障。

在上述条件得到满足之后，变压器可视为具有接地故障点的小型接地电流系统。在雷击中外部线路之后，接地电流入侵变压器，出现单相接地故障。接地电流过大会导致变压器产生电弧过电压，并导致相间短路故障，从而启动变压器主保护。

如果接地电流入侵变压器的内部电弧，则电弧过电压将继续损坏故障相绕组绝缘，这将导致击穿绕组绝缘并出现绕组匝间永久故障，接地电流的大小能决定电弧过电压的大小。

35kV变电站雷击后，2＃变压器的出现主要保护动作，并导致内部高压方B相绕组击穿，出现匝间短路和烧毁绕组，表明应该是外部传输线的B相被雷击，并入侵变压器的内部。

3 解决对策

为了将在恶劣气象条件下系统运行的可靠性提高。当线路被雷击中，避雷器要可靠放电，防止雷电波入侵通道，这是消除上述故障的有效的解决方案和对策；如果避雷器不良放电形成单相接地故障，怎样能最小化乃至消除接地电流。以下几个因素会影响代接地点电流：（1）越近的雷击点距离，就会有越大的接地电流；（2）接地电阻，越小的系统接地电阻，越短的雷击时间，就会有越小的接地电流，容易入侵变压器。（3）由于地理条件，电源线不可避免地会穿过雷区。在电源线中遇到雷击是一种自然现象，雷击点不能改变，改善接地电阻应考虑地理、地形以及土壤等因素限制，因此最小化甚至消除地电流的对策是有限的，效果可能不好。

综上所述，解决问题的对策是：（1）根据周期更换35kV变电站的10kV输出杆避雷器，雷暴期间避雷器的在线监测要加强，放电性能

与要求不相符时要及时更换，从而保障有合格的避雷器放电性能。（2）研究改变35kV变电站主变压器变换运行方式的可能性，并将目前不接地系统改为灭弧线圈接地的方式：就是指灭弧线圈在变压器10kV侧绕组，并使用接地，消弧线圈的感应电流中和接地电流，可有效降低接地电流。

4 结论

供电系统运行的安全性会影响到电力的安全生产。然而，在现阶段的电力供电系统中，确实存在供电和配电不合理设计系统，运行有较低安全性和可靠性，频繁跳闸失效等问题。对这些问题进行深入探讨，做出合理的解决方案，能够将供电系统的可靠性和安全性大大提高，有效保证安全供电。

参考文献：

[1]田富波.35kV变电站主变主保护动作及故障原因分析和解决对策[J].科技视界，2018（05）：62-63.

[2]杨宗翰，葛以康.110kV变电站主变重瓦斯保护动作故障浅析[J].通讯世界，2017（21）：125-126.

[3]刘爱兵.变电站主变差动保护动作故障分析[J].山东电力技术，2012（03）：46-47.