摘要：目前，随着电网供电容量的不断扩大，系统故障时出现的短路电流急剧增加，这对电力系统中所选用的电流互感器（TA）抗饱和能力提出了更高的要求｡本文针对某变电站110kV线路与35kV线路交叉点击穿后引发主变压器差动保护越级跳闸，区外B相接地故障，区内C相避雷器击穿的情况，结合动作报告和波形，采用故障序分量分析法分析了原因，提出了改进方案，防止类似事故再次发生｡
关键词：线路交叉故障；主变压器；差动保护；动作分析
1､前言
TA作为电流源是继电保护和监控系统判别系统运行状态的重要组件，因此在设备安装设计初期，要根据保护安装处可能出现的最大短路电流与TA的饱和倍数合理选择TA和保护装置｡同时，电流互感器的选择除了应该满足一次回路的额定电压､额定电流､最大负荷电流及短路电流的动热稳定性外，还应满足二次回路的测量仪表､自动装置和保护装置的准确度等级要求｡
2､故障现场情况
2.1现场运行方式
某变电站有40MV•A变压器1台，为Y/Y/D绕组类型｡110kV侧为电源端，其他两侧为负荷侧｡差动保护二次侧采用全星形接线｡35kV中性点隔离开关在变压器投运时合上，运行正常后拉开｡
2.2事故经过
2011-07-24T20：54：00，该变电站变压器差动保护动作，跳主变压器三侧，使35kV，10kV侧瞬间失压｡
2.3保护事件检查
20：54：50，该站主变压器比率差动动作保护动作，Icdd=8.16A，动作相别为C相｡20：54：51，35kV故障线路瞬时电流速断保护动作，开关跳闸，故障相别为B相，故障电流为41.67A（整定定值为41.29A）｡20：54：53，35kV故障线路重合闸后加速保护动作，重合不成功｡20：54：57，110kV故障线路零序过流II段､距离II段保护动作；20：54：58，重合闸动作成功，故障相别为C相｡故障测距为11.4km｡
2.4事故后试验检查
2.4.1保护装置校验
对主变压器差动保护装置､110kV故障线路保护装置及35kV故障线路保护装置零漂､采样精度及保护进行校验，均无异常，均可正确动作｡
2.4.2变压器绝缘试验
（1）变压器绕组直流电阻试验，各侧挡位直流电阻测试结果相差（线差）均合格，未发现异常｡（2）测试中压绕组对高压､低压及地的绝缘电阻时，仪表显示绝缘电阻为零，判断有接地故障｡现场检查发现主变压器35kV侧C相避雷器上盖有断裂，裂纹缝隙有烧黑现象，揭开上盖后看到避雷器上部的防爆膜已爆裂｡立即对此台避雷器进行绝缘电阻测试，仪器显示电阻为零，说明避雷器已损坏｡（3）各侧绕组和高压侧电容套管的介损试验，试验结果合格｡
3､故障情况分析
3.1避雷器击穿原因分析
变压器中压侧选用YH5W-51/134电站型无间隙氧化锌避雷器，故障时暂态过电压长时间作用于无间隙避雷器保护区，引发避雷器热损伤急剧增加，直至避雷器爆炸｡
系统单相接地时，相电压升高为线电压，此次事故中避雷器的额定电压（51kV）完全能够承受，不应成为避雷器爆炸的主因｡故障当日是无雷雨天气，而且故障当时并无操作任务及自动装置动作情况，所以，雷击过电压和操作过电压也不可能成为避雷器爆炸的主要原因｡
由此可见，该故障并非由35kV线路发生单纯的单相接地引起，而是一个复杂的转换性故障｡
3.2保护动作分析
在变压器区外故障时，差动保护有可靠的制动作用，同时在内部故障时有较高的灵敏度，其动作判据为三侧差动：
式中：I1为110kV侧电流；I2为35kV侧电流；I3为10kV侧电流；Icdd为变压器差动电流；Izdd为变压器差动保护制动电流；Icd为差动保护电流定值；Izd为差动保护比率制动拐点电流定值｡其保护范围为输入的三侧CT之间的电气设备｡由故障报告可知，主变压器比率差动定值整定为2.56A，比率差动保护动作跳开主变压器三侧开关时差流已达到8.16A，主变压器35kV侧避雷器击穿属于区内故障｡随后对比率制动系数和二次谐波制动系数进行校验，均符合定值单数值｡
3.3故障波形结合序分量分析
故障时35kV电压波形如图1所示｡
图1 故障时 35 kV 电压波形
（1）由图1波形可见，故障前三相电压
UKC[0]>UKA[0]，UKC[0]>UKB[0]，
式中：UKA[0]，UKB[0]，UKC[0]为A，B，C相故障前正常
运行时的电压｡
（2）故障点序分量分析｡
若35kV系统B相发生单相接地故障，当Z∑1=Z∑2时，非故障相电压为
由故障时35kV电压波形结合式（1）､式（2）可知，B相接地故障时，C相暂态过电压最高，故C相避雷器首先被击穿而引发主变压器差动保护动作，可见其差动保护动作正确｡
在第2天的巡线过程中发现，故障时正是大风天气，110kV线路与35kV线路跨度较大，在大风影响下摆动较大，导线周围的电场特性与空间电荷的分布被改变，降低了空气的绝缘强度，造成110kV线路向35kV线路放电，35kV系统暂态过电压骤时升高而击穿避雷器，事故后实测交叉跨越距离为2.85m，已不能满足规程的要求｡随后对35kV交叉线路进行改线，以彻底消除该隐患｡
3.4措施分析
针对事故原因提出的整改措施为差动保护接线重新选择相应的电流互感器变比和精度｡这样接线可靠保证了主变差动保护范围区外故障时，差动保护不会因为电流互感器饱和误动作，而当主变差动保护范围区内故障时，差动保护能可靠动作｡对继电保护人员提出新的要求，除了熟悉保护性能､精心调试､对保护定值进行复查外，还要做到以下几点：
（1）对设备性能充分掌握，对差动保护各侧电流互感器励磁特性曲线､变比及引出线的极性进行认真核查，选用差动用电流互感器要进行伏安特性实验｡用伏安特性由线上的拐点电压换算成电流与标称电流倍数比较，前者大则抗饱和特性符合要求，否则不合要求，差动保护两侧电流互感器的特性应一致｡
（2）当微机保护从软件对主变压器相位和幅值补偿后，无论主变压器Y侧或Δ侧电流互感器都必须采用Y/Y—12接线｡
（3）主变差动保护投入后，必须检查差流值，差流值小于3%二次额定值为正常｡
4､结语
随着国民经济的迅速发展，变电站输送的负荷越来越大，不同电压等级的线路在输送时出现交叉和跨越的情况越来越多，这就更需要考虑在大风等恶劣天气条件下的安全运行，以保证其供电可靠性｡此次故障告诫我们，改造工程不同于新建工程，一定要深入现场仔细勘查｡一旦出现不一致，一定要将所有相关二次线标记作相应调整，根据调整后的标记再行接线，以免造成不应有的错误｡
参考文献：
[1]陈建玉，孟宪民，张振旗，等.电流互感器饱和对继电保护影响的分析及对策[J].电力系统自动化，2000，24（6）：54-56.
[2]陈国清.浅析电流互感器饱和对继电保护的影响及对策[J].自动化技术与应用，2007，26（10）：115-116.
论文作者:赵明胜
论文发表刊物:《电力设备》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/17
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