一起两台35kV主变同时跳闸事件分析

中图分类号： TV 文献标识码： A

1故障跳闸发生经过

1.1故障跳闸前运行方式

系统供电方式为35kV朱卫321线供35kV卫东变电所全所负荷，35kV卫施336线充电作为35kV施河变电所备用；35kV卫东变电所1、2号主变并列运行；卫东变321、336进线为刀闸。故障发生前，301、302、310开关运行；101、102、112、113、114运行，111、115开关冷备用。由于10kV为单母线，无母联开关，单台主变容量为6.3MVA，无法带变电站全部负荷，迎峰度夏期间两台主变并列运行。

1.2故障跳闸概况及动作保护情况

2013年8月18日17时15分，35kV卫施336线发生A、B相间瞬时接地故障，35kV卫东变电所内310开关过流I段保护动作跳闸，1、2号主变高、低后备保护动作，301、101、302、102开关跳闸。

2 故障原因分析

2.1故障电流计算及分析

根据当时气象情况和故障录波图历史数据可知，雷雨天气时，35kV卫施336线发生A、B相间瞬时接地故障，故障电流二次值＝26.214A、=26.052 A、=0.226 A。310开关CT变比＝400/5＝80，可以计算得出故障电流一次值达到＝2097.12A、=2084.16 A、=18.08 A，持续0.5秒后，310开关过流I段保护动作，跳开310开关。

310开关跳开后，由于故障仍然存在，故障电流经2号主变、10kV母线、1号主变至故障点，根据保护动作信息和故障录波图历史数据可知，1号主变高压侧故障电流二次值为=9.806A、=9.805A、=0.023A，主变高压侧开关CT变比＝200/5＝40，可以计算得出高压侧故障电流一次值达到＝392.24A、=392.2A、=0.92 A。1号主变低压侧故障电流为=8.004A、=3.664A、=4.006A，主变低压侧开关CT变比＝1000/5＝200，可以计算得出低压侧故障电流一次值达到＝1600.8A、=732.8A、=801.2 A。

经过上述故障电流计算分析，35kV卫施336线A、B相间故障，当310开关跳闸后，故障转变为1号主变高压侧A、B相间故障，35kV朱卫321线经过1号、2号主变串联回路向35kV卫施336线故障点提供短路电流，故障回路如图1。故障电流回路串接了两台主变线圈，一次回路短路阻抗大大增加，使得故障电流从2097.12A降至392.24A，故障持续时间0.7s后，1、2号主变高、低后备保护动作（两台主变定值一致，高、低后备保护整定时间一致，1、2号主变后备保护动作，保护正确动作），跳开301、101、302、102开关。

图1310开关跳闸后故障回路图

2.2故障录波相量分析

1、310开关电流、电压：

310开关的Ⅰ段母线侧发生了A、B两相接地短路故障，所以电流滞后的角度小于90°，且A、B两相电流反相。

310开关电流、电压相量图见图2。

图2310开关电流、电压相量图

2、1号主变高、低压侧电流、电压：

1号主变高压侧发生A、B两相接地短路，因此A、B两相电流反相，A、B两相电压很低，C相电压升高至86.1V（接近于中性点不接地系统发生A、B两相接地短路时C相电压的理论计算值100×=86.6V）。

1号主变高压侧在滞后于的相位大于180°，这符合主变高压侧短路时，故障电流从主变流向母线的相位关系，因此故障点在35kVⅠ段母线外侧的线路上。

1号主变低压侧B、C两相电流同相位且相等，而与A相电流反相且电流值约为A相电流值的一半。从低压侧电流与电压的相位关系，这都满足高压侧发生A、B两相短路时，故障电流经低压侧流向高压侧的相量关系。

根据故障电流计算，故障时高压侧故障电流一次值＝=392A、基本忽略。当主变高压侧A、B两相短路，且故障电流经低压侧流向高压侧，则低压侧三相短路电流理论值计算如下：

==8.3A；

==0.5=4.15A；且b、c两相电流同相，与a相电流反相。理论计算值与实际的故障电流值及故障录波一致。

1号主变高、低压侧电流、电压相量图见图3。

图31号主变高、低压侧电流、电压相量图

3、对于2号主变的高低压侧电流、电压：

2号主变高压侧A、B两相电流反相，A、B两相电压略低，C相电压略高，三相电压基本对称。

2号主变高压侧IAH在滞后于UAB的相位约62°，这符合2号主变低压侧短路时，故障电流从35kV母线流向主变的相位关系，即故障点在2号主变高后备的正方向保护范围内。

2号主变高低压侧电流的大小及相位关系完全满足理论关系。

2号主变高、低压侧电流、电压相量图见图4。

图42号主变高、低压侧电流、电压相量图

综合考虑1、2号主变的低压侧电流、电压关系：

从1、2号主变低压侧的电流、电压相量图可以看出，两台主变除了相位上有差别外，各自的电流、电压之间相对的相位关系完全一致，对应的各相电流、电压的大小也是完全相等的。故可以认为是由于当时变电所的对时失效才导致相位的偏差。因此将2号主变低压侧的三相电流、电压同时旋转一定的角度，让两者之间的c相电压同相位，得到如图5：

图5纠正相位偏差后主变电流、电压相量图

可见，将2号主变的c相电压旋转至与1号主变c相电压同相位时，两台主变低压侧三相电压的相位和大小变得完全一致，而各同名相电流的相位却是反相的（两者电流的大小和相位有很小的偏差，是由于2号主变低压侧比1号主变低压侧多一个负荷电流分量），对于2号主变高低后备是正方向故障，而1号主变是反方向故障。即故障电流流经的电路为：“35kV卫朱321线2号主变高压侧2号主变低压侧1号主变低压侧1号主变高压侧35kV卫施336线A、B两相接地故障点”。

由于越靠近故障点，系统的三相电压越不平衡，这也充分地解释了“2号主变高压侧的电压比较平衡度＞低压侧三相电压的平衡度＞1号主变高压侧电压的平衡度”的原因。

综上所述，此次故障过程为：336卫施线发生A、B两相接地短路，一次故障电流2000A，满足310开关过流保护定值（这时1、2号主变高、低压侧没有故障电流流过），因此由延时0.5s的310过流Ⅰ段保护动作跳开310开关，但由于1、号主变都在运行，且低压侧为单母线接线，这样故障电流经1、2号主变串联回路继续流向故障点，因串联了两台主变短路阻抗后的整个回路的阻抗大大增加，因此故障电流降至400A左右，此时再由延时0.7s的1、2号主变高、低压侧后备保护动作切除故障。

3 结论

从上述故障分析可以看出，本次两台主变同时跳闸的直接原因是：35kV卫施336线发生A、B两相接地瞬时短路，由于变电所两条进线无开关，导致310开关保护动作跳开310开关。由于1、2号主变都在运行状态，且低压侧为单母线接线，无分段开关，故障电流经1、2号主变串联回路继续流向故障点，造成两台主变高、低后备保护动作，301、101、302、102开关跳闸。为防范该变电所进线单一故障时引起变电站两台主变同时跳闸，造成故障扩大，提出如下改进和防范措施：

（1）完善35kV卫东变电所35kV进线间隔，对35kV卫施336、卫朱321间隔增加断路器和保护装置。

（2）完善主变低压侧母线接线方式，增加10kV母线分段间隔，避免两台主变长时间并列运行。