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摘要：本文对主变发生中性点套管喷油引起110kV线路动作进行分析，从故障发生开始的现象分析，再结合录波图信息分析，找到了故障查找的思路，详细分析了该事故发生的原因，并提出了预防该类事故的改进措施。
关键词：套管喷油；穿越电流；录波信息
1、事故经过与保护装置信息
2017年江苏某110kV变电站110kV进线对侧110kV出线保护动作跳开线路开关，重合闸不成，110kV线路失电，110kV变电站备自投正确动作，由2号进线带110kV两段母线运行。值班员至现场检查时发现1号主变发生中性点套管喷油，随后值班员汇报调度，根据调度要求将1号主变紧急退出运行，35kV备自投及10kV备自投正确动作由2号主变分别带35kV两段母线以及10kV两段母线运行。
2、录波信息分析
现场调取了1号主变差动保护，1号主变高后备保护的录波，如图1、图2所示。分析如下：
（1）1号主变差动保护波形分析
图1 主变差动保护录波图
由差动保护波形，时间轴上31ms差动保护启动，差动保护三相电流为一组相位、大小基本相同的零序电流，持续80ms后电流消失，推测由对侧220kV变电站110kV出线保护动作断开线路开关，后差动保护没有再采集到差动电流，约115ms时1号主变差动保护整组复归。
（2）1号主变高后备保护波形分析
21号主变高后备保护波形
从20kV线路录波报告中显示的三相故障电流可以看出线路确实发生了三相故障，并且故障电流在2号主变差动保护、高后备及中后备保护中均有反应。初步可以断定是在20kV线路故障时，引起了2号主变差动保护误动作。其中差动保护的整定值0.6Ie，而当时的动作值达到了0.68Ie。［1］
图2 主变高后备保护波形
由波形看出，前一阶段的电流波形与差动保护采集到的一致，31ms开始1号主变高后备保护启动，三相电流为一组相位、大小基本相同的零序电流，持续80ms后电流消失。相应电压波形显示此阶段C相电压为零，且C相电流不为0，由此判断线路发生C相单相接地故障。根据1号主变差动保护与高后备保护的电流、电压波形，由电力系统横向故障分析可知，故障点位于差动CT外侧的线路上，差动保护感受到的为穿越电流，1号主变差动保护动作行为正确。由录波图可知高后备一次电流低于高后备所投入保护功能动作电流整定值（定值单见附件一），1号主变高后备保护动作正确。随后，对侧110kV线路保护距离保护动作切断电源测开关，由波形看出，2218ms线路保护重合闸动作，重合闸后，横林变I母三相电压恢复正常，高后备保护电流波形显示产生了一组明显偏向于坐标轴一侧、存在间断角的励磁涌流，由此推测重合后线路故障已消失，此电流为1号主变恢复电压时的暂态电流波形，高后备保护整组复归。
3 事故原因分析
对1号主变中性点套管进行初步检查，发现套管油枕与瓷套已经分离，变压器本体绝缘油从该处喷出，本体油位指示为零，套管油位指示也为零，内部可能已严重损坏，其对地绝缘也可能严重劣化。现场电气试验项目：绝缘电阻，绕组、ABC三相套管介损，运行档直流电阻、变比等，除高压绝缘电阻和高压介损数据异常外，其余均显示正常。但本体油色谱乙炔含量有40ppm左右。1号主变110kV中性点套管拆除后，高压绝缘电阻、介损值均恢复正常，低电压空载和低电压负载阻抗测试也显示正常[1]。
后将中性点套管拆除，检查发现套管尾部电容芯对地击穿，尾部内腔有熔点，套管法兰下部和套管尾部有明显的金属熔点。对110kV中性点套管解体后进行检查，发现套管油枕底部有大量水珠，因此可以判断该故障是因为套管进水绝缘受潮，对地放电而导致。
根据进入变压器内部检查结果和现场诊断性试验数据，初步判定该主变铁芯和绕组结构、绝缘强度和机械强度等未有损伤，主变轻瓦斯工作、油中乙炔含量升高主要由主变110kV中性点套管损坏导致，厂方结合上海传奇MWB的套管在其他地区类似故障的发生情况，认为该类型故障没有引起变压器绕组的损伤。
检修人员进入主变内部，全面清理套管故障产生的绝缘纸屑、金属杂质等异物，更换了该主变O、A、B、C高压套管4只，对变压器绝缘油进行过滤脱气处理，变压器注油后进行24小时热油循环。对该主变进行常规电气试验和绝缘油色谱试验，试验结果合格。对该主变进行诊断性交流耐压试验和局放试验，试验通过。
对该主变本体绝缘油进行局放施压前后、投运后跟踪监测，试验数据如下：
由于变压器110kV线路C相接地，引起变压器高压中性点电位升高，而中性点套管内部由于进水绝缘下降，导致了套管对地绝缘击穿。从外观检查上来看，套管油枕的注油孔和工艺孔密封良好，进水的可能性不大，怀疑水是从防水垫处渗入套管内部，使电容芯子受潮。
主变中性点套管内部对地绝缘劣化，当线路发生单相接地时，由于1号主变中性点未接地，使得1号主变中性点承受约0.33倍系统相电压，中性点对地击穿，本侧构成零序通路，向故障点提供穿越性的零序电流，根据1号主变差动后备保护调度整定要求，此故障特征不满足1号主变主、后备保护所设定的动作条件，因此1号主变差动保护、高后备保护动作正确。第一阶段110kV备自投在电源侧失电且无外部闭锁的情况下动作投入备用电源，值班员在110kV侧隔离1号主变后35kV备自投与10kV备自投无外部闭锁情况下正确动作。
零相套管绝缘击穿后发生了能量较小的爆炸，分解出的气体进入主变本体瓦斯继电器，导致本体轻瓦斯动作发信，但由于套管在爆炸中解体，所以产生的压力从套管油枕处释放，本体重瓦斯和压力释放阀均未达到动作值，因此非电量保护未动作。套管内因放电而产生乙炔气体的油混入本体内部，导致本体变压器油乙炔气体含量升高。
4 暴露的问题
这次事故暴露了该类型互感器套管的设计缺陷。其次检修人员在工作中粗心大意、不按规程检修管理。最后变电运行人员要严格验收，认真巡视，防止运行设备带缺陷运行。
5 整改与防范措施
针对此种事故，一方面全面排查公司范围内装备该互感器高压套管的变压器，确定整改方案和实施计划，确保设备运行可靠。另一方面加强运行中主变的状态监测，开展主变套管红外精确测温，密切监视设备在运行中的健康状况，为故障预判和及时消除提供保障。最后要加强设备停电检修管理，按计划对该类套管进行防雨罩、密封圈、注油工艺孔检查，对套管绝缘油进行试验，对套管加做末屏试验等诊断性项目，及早发现内部存在缺陷，有效防止主设备故障发生[2]。
参考文献：
[1]韩笑，赵景峰，邢素娟等.电网微机保护测试技术[M].北京：中国水利水电出版社，2005.
[2]江苏省电力公司 电力调度规程 2015.
作者简介：
黄科（1978－），男，江苏常州，高级工程师，从事电力调度运行工作。
龚蕾（1979－），女，江苏常州，工程师，从事电力监控运行工作。
王庆（1978－），男，江苏常州，工程师，从事变电检修工作。
论文作者:黄科,龚蕾,王庆
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/8
标签：套管论文; 电流论文; 波形论文; 动作论文; 故障论文; 差动论文; 线路论文; 《电力设备》2017年第30期论文;