和文平，张华峰，王小琪

（国网山西省电力公司长治供电公司，山西 长治 046011）

线路故障引起的变压器间隙保护动作案例分析

和文平，张华峰，王小琪

（国网山西省电力公司长治供电公司，山西 长治 046011）

介绍了两起线路接地故障引起的主变压器间隙保护动作导致全站停电案例，探讨了故障暴露出的问题，并从优化保护定值配合、加强反措落实、开展日常检测分析等方面提出了防范整改措施。

线路接地故障；变压器；间隙保护；中性点不接地

近年来由线路故障引起的主变间隙保护跳闸造成全站停电事件时有发生，对电网的安全可靠供电造成了严重的影响。本文对两起线路故障引起的变压器间隙保护动作案例进行了分析，针对故障暴露出的问题，提出了防范整改措施。

1 故障案例1分析

1.1 故障情况

如图1所示，2014年03月05日21时38分，110 kV线路1因鸟害发生A相瞬时性接地故障，110 kV乙站1、2号主变零序过压保护动作跳闸，造成全站停电。

1.2 动作时序

110 kV乙站1号主变零序过压保护512ms动作跳开三侧断路器，动作电压实测值159 V，2号主变零序过压保护515ms动作跳开三侧断路器，动作电压实测值159 V。

图1 110 kV乙站及关联系统图

220 kV甲站123线路保护602ms零序过流II段、611ms接地距离II段保护动作出口，2 177ms重合闸动作出口，123断路器重合成功。

1.3 故障前运行方式及保护定值

甲站通过110 kV线路1给乙站供电。乙站1、2号主变中性点不接地，并列运行；110 kV母线并列运行；152断路器热备，154断路器运行。电厂解列，乙站通过154断路器给110 kV线路3充电运行。丙站通过171断路器给110 kV线路2充电运行。甲站123线路保护与乙站154线路保护动作时限配合。规程规定中性点经放电间隙接地的110 kV变压器的零序电压3U0定值一般整定为150～180 V（3U0最大值为300 V，但PT在系统电压升高时铁芯饱和，传至二次侧的电压约为220～230V），0.3～0.5 s延时跳变压器各侧断路器。长治供电公司执行山西省电力公司规定，110 kV主变间隙零序过压保护定值按150 V，0.5 s整定。系统关联保护定值如表1所示。

表1 关联保护定值

1.4 故障原因分析

对110 kV线路1检查发现109号塔瓷瓶有鸟粪，横担有放电痕迹，判断为鸟害故障。该故障点位于线路末端，属于甲站123线路保护II段保护范围。乙站1号、2号主变中性点不接地运行，根据录波图显示，线路末端故障时乙站母线电压升高至159 V（二次值），乙站主变零序过压保护（0.5 s）先于甲站123线路保护II段（0.6 s）跳闸，造成乙站全站停电。以线路末端单相接地故障为例，进行故障时故障点零序电压理论计算，图2所示为单相接地故障时的序网图，表2为本次计算所用基准值及系统等值阻抗。

图2 单相接地故障序网图

表2 系统基准值及阻抗标么值

计算结果如下

2 故障案例2分析

2.1 故障情况

a）2014年06月19日08时14分23秒，110 kV线路2因雷击发生A相接地故障，与此同时110 kV乙站152断路器闪络，乙站2台主变间隙零序保护动作，再次发生全站停电。

b）故障前运行方式及保护定值同故障案例1。故障时变电站及线路附近有雷雨天气。

c）动作时序：110 kV线路2因雷击发生A相接地故障，丙站171线路保护距离I段26ms动作，跳开171断路器。

乙站1号主变间隙零序过流I段305ms动作跳开101断路器、2号主变间隙零序过流I段保护311ms动作跳开102断路器。

甲站123线路保护接地距离II段613ms动作出口切除故障，2 184ms重合闸出口动作，123断路器重合成功。

2.2 故障分析

对110 kV线路2全线检查未发现故障点，测距34.26 km，判定为线路1末端发生接地故障。对乙站现场检查发现152断路器A相支柱瓷瓶外绝缘有放电痕迹，故障时乙站附近有较大雷雨天气。

综合现场检查和故障录波图，故障原因如下：故障初期为110 kV线路2发生A相接地故障，同时雷电波侵入乙站，在152断路器处反射，产生雷电过电压，雷雨天气导致断路器外绝缘降低，在高电压作用下外绝缘闪落，造成A相接地故障，故障点零序电压升高导致主变中性点间隙击穿，乙站1号、2号主变间隙零序过流I段（0.3 s）动作跳闸，造成全站停电。但故障点未隔离，对侧123断路器线路保护零序II段（0.6 s） 保护动作切除故障，后123断路器重合成功。

3 两起故障暴露的问题

a）110 kV线路2常处于热备用状态，但未落实十八项反措安装线路避雷器的要求，雷电波侵入在断路器断口处产生的雷电过电压超过了断路器的雷电耐受绝缘强度，导致设备外绝缘击穿。

b）在110 kV供电线路较长，所供变电站主变不接地运行时，线路末端发生接地故障，正常应由电源侧线路保护接地距离II段、零序电流II段动作，因线路保护动作时限逐级配合，故障点零序电压过高，主变间隙保护先于电源侧线路保护动作跳闸，造成变电站全停事故。

c）故障1中，110 kV电厂解列后，电厂接地点断开，对乙站零序网有较大影响，故障时乙站母线零序电压升高。因电厂随时可能并网，电厂线路充电运行，甲站123线路保护与乙站154线路保护配合整定，123线路保护II段动作时限比乙站主变间隙零序保护动作时限长。

4 采取的措施

a）在电厂解列，线路充电运行情况下，调整乙站154线路保护II段动作时间为0 s，电厂不并网则不与其他保护段配合。按级差配合原则，将甲站123线路保护II段动作时限调整为0.3 s，提高保护动作选择性和速动性。对系统内电源解列但线路仍充电运行的均按此调整。

b）优化乙站主变中性点间隙保护定值，按规程规定，将间隙零序过压保护定值由150 V调整为170 V，动作时间0.5 s保持不变，间隙电流保护定值取100 A（一次值），动作时限与对侧（电源侧）线路保护有灵敏度段的保护时间配合。针对较长线路供电的变电站，主变间隙过压保护按此原则调整。对供电线路配置为光差保护、变压器接地运行的变电站不进行调整。

c）加强线路及变电站防雷措施。国网山西省电力公司十八项电网重大反事故措施（国家电网生【2012】352号）14.2.2条规定：对经常处于热备用运行的线路在进线终端塔上安装带串联间隙的金属氧化物避雷器。对乙站152出线间隔线路终端塔上加装线路避雷器，防止雷电波入侵造成站内设备损坏。

d）严格用户电源并网管理，及时关注用户电源接入情况，杜绝用户电源私自并接。根据电源点分布变化合理调整主变接地点和相关定值，防止保护越级动作或滞后动作，造成故障扩大。

e）加强变电站和线路的接地网建设和维护，定期开展接地装置引下线的导通检测，结合检测数据安排开展接地网开挖检查和综合改造，减小接地电阻，降低故障时的零序电压。

f）做好电网改造科研、设计的审查把关，避免110 kV供电线路长距离供电，减少多级串供的运行方式，避免局部故障造成多站失电。对长度小于10 km、合环运行、无法满足选择性要求的110 kV线路应配置光差保护（国网山西省电力公司山西电网“十二五”技术导则），确保线路故障时全线0 s速动。

g）结合电网增容改造情况，每年开展最大、最小运行方式下变电站母线短路电流、短路电压校核，根据计算结果开展系统保护定值全面校核修改。

h）加强电网运行风险分析。从电网电源点分布、串供方式、保护定值配合、检修计划安排等方面开展电网风险综合分析，结合实际完善备自投、重合闸等自动装置，科学安排运行方式，降低电网大面积停电风险。

继电保护的基本要求是在设备发生故障时，相关保护装置不误动、不拒动。既要考虑主变压器的安全，又不能损失负荷，科学、合理地整定继电保护定值是关键点，同时加强电网日常管理、风险分析、反措落实等对系统安全稳定运行也有重大影响。希望以上两起故障暴露出的问题及处理方案能够为大家提供借鉴。

The Analysis of the Transformer Gap Protection Action Caused by Line Fault

HEW enping，ZHANG Huafeng，WANG Xiaoqi
（State Grid Changzhi Power Supp ly Com pany of SEPC，Changzhi，Shanxi 046011，China）

Two cases of transformer gap protection action caused by line-to-ground faultare introduced.The exposed problems are discussed and themeasures of prevention and rectification are proposed from optimizing the protection setting coordination，strengthening theanti-accidentmeasuresand developing the daily inspection analysis.

line-to-ground fault；transformer；gap protection；neutralpointnon-grounding

TM855

B

1671-0320（2015）05-0032-03

2015-07-10，

2015-08-07

和文平（1977），男，山西吕梁人，2006年毕业于东北电力大学电力系统及其自动化专业，硕士，工程师，从事电网运维检修管理工作；

张华峰（1975），男，山西长治人，1998年毕业于武汉水利电力大学电力系统及其自动化专业，高级工程师，从事继电保护工作；

王小琪（1974），男，山西长治人，1995年毕业于太原电力高等专科学校电力系统及其自动化专业，工程师，从事变电运维工作。