摘要：近年来国民经济发展迅猛，电能供需矛盾日趋突出，变电站数量增长迅速。一直以来，变电站的安全稳定运行对整个电力行业的发展起着至关重要的作用，然而其故障也时有发生，其中单相接地是一种常见的故障之一。本文从实例出发，对单相接地引发的主变差动跳闸故障进行分析讨论。
关键词：单相接地；故障；跳闸
一、故障概况
某A厂北区变电站2号主变高压侧B相电缆头爆炸着火，2号主变差动保护动作，造成主变跳闸故障。该地区电网一次接线示意图如图1所示。该地区变电站当日的运行方式为：110kV g线单电源运行，2号主变（南西）及6kV侧运行，3号主变（北东）运行，603解备，1号主变解备，350断路器备用。35kV东母带e线和a线，35kV西母带b线、c线、f线和d线。A厂北区变电站当日的运行方式为：H线供电运行，1号主变、2号主变35kV侧及10kV侧并列运行，I线运行，J线备用。
图1 电网一次接线示意图
当日19：07，该地区变电站报35kV西母接地，接地电压为：A相2.32kV，B相34.85kV，C相36.82kV。19：07，北区变电站报35kV母线接地，接地电压为：A相0kV，B相36.3kV，C相36.6kV。19：17，调度下令f线断路器停止运行，停运后接地未消失，母联350断路器转运行。19：28，b线由35kV西母倒东母运行。19：36，断开母联350断路器，西母接地消失。20：12，电调下令I线314停止运行，停运后接地消失。20：15，电调下令I线314转运行，转运行后接地又随即出现。由此确定，接地线路为I线。外线工作人员立即对I线进行特巡。21：58，2号主变高压侧B相电缆头爆炸着火、2号主变差动保护动作。23：30，当巡线人员巡视至I线90T2号杆时，发现I线90T2号杆柱上断路器A相外置电流互感器外观已烧毁变形。将I线停电后，断开90T2号杆柱上断路器，恢复I线其余部分送电，I线接地消失。最终确定I线90T2号杆处为接地点。
二、故障分析和相关措施
该地区35kV系统包括其变电站35kVd线、b线、e线、c线、f线、a线及北区变电站的I线。其中，d线、b线、e线、c线为输电线路，f线、a线、I线为35kV直配线路。A厂北区变电站35kV系统采用中性点不接地运行方式。这种运行方式的优点是当出现单相接地时，只是三相对地电位发生变化，线电压对称性并未受到破坏，因此系统可以带故障继续运行一段时间。缺点是非故障相电压会上升至线电压，长期运行可能引起非故障相的绝缘薄弱点击穿而接地，造成两相异地接地短路，出现大短路电流，可能造成设备损坏，扩大事故范围，危及电网及设备的安全运行。因此，有关规程规定，中性点不接地运行方式发生单相接地故障时可以继续运行2h。
当该地区35kV系统发生接地时，接地的变电站和该地区变电站均会出现接地信号。由当日运行方式及故障现象可以推断出事故的发展过程如下：A厂北区变电站35kV直配线路I线90T2号杆柱上断路器A相外置电流互感器发生金属性接地故障，非故障相B、C两相电压上升至线电压。由于35kV系统接地故障运行时间较长（2.85h），过电压造成系统B相绝缘薄弱点 —— 北区变电站内2号主变35kV高压侧B相电缆头被击穿，2号主变高压侧B相电缆头爆炸着火接地，造成两相异地接地短路，致使2号主变差动保护动作，导致事故损失进一步扩大。
2号主变差动保护动作后，运行人员对差动保护范围内的设备进行了检查，除发现2号主变高压侧B相电缆头烧毁外，未发现其他异常。试验人员对2号主变进行了绝缘试验、直阻测量、介损测量，数据均合格，初步排除2号主变本体故障。后由相关工作人员重新制作2号主变高压侧B相电缆头，并试验合格。根据电调命令试送2号主变，试运行正常后恢复原运行方式。
三、故障经验分析
1、运行人员经验不足。该地区35kV系统发生单相接地故障后，运行人员采用拉路法来判断接地线路，效率较低，自系统出现接地到确定故障线路花费时间超过1h，延长了故障查找时间。
2、值班人员对小电流接地选线装置的使用不够熟练。A厂北区变电站35kV母线接地、站内小电流接地选线装置发出报警后，值班人员对装置应用不熟练导致未能尽快确定接地线路。
3、线路故障点查找时间过长。本次确定故障点时间过长，一方面是由于变电站值班人员对选线装置应用不熟练；另一方面是由于巡线人员沿着线路逐基进行巡视，而I线线路较长，加之夜间光线较暗，导致未能及时发现故障点。
四、防范措施
1、系统出现单相接地时，应优先采用技术方法，如用小电流接地选线装置来确定故障线路。未安装接地选线装置或接地选线装置损坏的变电站可采取拉路法进行判断，顺序一般为：空载线路→备用设备或回路→曾经经常发生接地的线路→不重要或负荷轻的线路→重要或负荷重的线路→接地变压器。
2、该地区35kV系统出现单相接地时，应首先考虑接地故障几率较高的I线。I线是该地区较长的一条35kV直配线路，全长56.17km，配电变压器28台，故障几率较高。近几年该地区35kV系统出现单相接地绝大部分由I线引起。因此，当该地区35kV系统出现单相接地时，应首先考虑I线，在排除I线的故障后，再考虑其他线路。
3、加强培训，使运行值班人员熟练掌握小电流接地选线装置的操作方法，尽快确定接地线路。
4、改进线路巡视方法，特别是发生异常情况下的特殊巡视。根据实际运行经验及日常巡线记录，确定故障易发点，对重点地段进行重点巡视。配合使用手持探测器，采用对分法和大分支排除法，提高故障查找效率。合理利用线路上的柱上断路器，缩小故障查找范围。
五、小结
总之，变电运行是电力系统中非常重要的环节。变电运行产生影响的因素是非常多的，一个极小的误差都会使变电运行受到影响，严重的甚至会引发安全事故。因此，要加强对变电站运行工作的管理，提升值班人员判断、分析、处理故障的能力，确保电网设备安全稳定运行。
参考文献：
[1]潘蕊.强化变电运行安全风险管理的探讨[J].云南电业，2009（8）.
[2]冯雷.电力系统智能故障诊断技术研究[J].电子制作，2014，03（21）.
论文作者:程文学
论文发表刊物:《河南电力》2018年11期
论文发表时间:2018/11/30
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