浅议变电站二次故障

1、浅议变电站二次故障案例分析及常见故障绪论变电站二次回路是电气系统中的一个重要变电站二次回路是电气系统中的一个重要组成部分。二次回路发生故障，直接影响电气设组成部分。二次回路发生故障，直接影响电气设备和电力系统的安全运行，甚至造成极其严重的备和电力系统的安全运行，甚至造成极其严重的后果。因此，二次回路一旦发生故障，应迅速准后果。因此，二次回路一旦发生故障，应迅速准确作出判断，排除故障。二次回路的故障原因可确作出判断，排除故障。二次回路的故障原因可分为两大类，一是二次回路分为两大类，一是二次回路开路故障开路故障，二是二次，二是二次回路回路短路故障短路故障。其中以二次回路开路故障居多。其中以二次回路

2、开路故障居多。变电站常见故障及分析 保护装置误动作保护装置误动作 直流接地故障直流接地故障 380V380V母线电压消失母线电压消失 110kV110kV母线电压异常母线电压异常 互感器二次回路两点接地互感器二次回路两点接地 隔离刀闸操作信号错误隔离刀闸操作信号错误案例分析（1）案例事故，220kV线路保护装置误动作 某某220kV220kV线路发生线路发生A A相瞬时故障，相瞬时故障，A A相断路器跳闸后，重合闸相断路器跳闸后，重合闸启动过程中启动过程中BCBC相断路器相继跳闸，对保护二次回路及开关相断路器相继跳闸，对保护二次回路及开关动作情况检查发现保护二次回路接线正确，保护定值整定动作情

3、况检查发现保护二次回路接线正确，保护定值整定无误。且线路第一、二套线路保护、开关保护动作正确。无误。且线路第一、二套线路保护、开关保护动作正确。监控系统跳闸事件记录监控系统跳闸事件记录SOESOE中发现如下异常报文：中发现如下异常报文：1313：2626：4545：059 059 断路器断路器A A相合位相合位 返回返回1313：2626：4545：088 088 断路器非全相断路器非全相 动作动作检查开关本体三相不一致回路发现，只有在开关本体检查开关本体三相不一致回路发现，只有在开关本体内三相不一致时间继电器内三相不一致时间继电器KT4KT4或中间继电器或中间继电器K5K5动作时动作时才会发

4、才会发“断路器非全相动作断路器非全相动作”信号。如图所示：信号。如图所示：图中图中KT4KT4为三相不一致动作为三相不一致动作时间继电器，在开关位置三时间继电器，在开关位置三相不一致时相不一致时KT4KT4励磁，其延励磁，其延时接点接通时接点接通K5K5中间继电器励磁。中间继电器励磁。K5K5继电器的一个接点发继电器的一个接点发“断断路器非全相动作路器非全相动作”信号，另信号，另一个接点接通三相跳闸回路。一个接点接通三相跳闸回路。 检查中发现：此线路根据设计使用开关本体的三相检查中发现：此线路根据设计使用开关本体的三相不一致保护，保护装置内的三相不一致保护为退出状态。不一致保护，保护装置内的三

5、相不一致保护为退出状态。因实际运行中三相不一致保护并未投运，因此将开关本因实际运行中三相不一致保护并未投运，因此将开关本体内三相不一致延时继电器整定为最大值体内三相不一致延时继电器整定为最大值3min3min。 初步分析认为，事故可能是由于开关机构箱内三相初步分析认为，事故可能是由于开关机构箱内三相不一致不一致KT4KT4时间继电器未经整定时间（时间继电器未经整定时间（3min3min）动作，误）动作，误将将B B、C C相跳开。相跳开。 在作好安全措施后，取下在作好安全措施后，取下KT4KT4时间继电器，对其时间继电器，对其4 4个个时间整定档位进行时间整定档位进行1010次加压试验发现，有

6、次加压试验发现，有6 6次接点动作次接点动作时间为时间为25-30ms25-30ms，有，有4 4次接点动作时间在整定正常范围内。次接点动作时间在整定正常范围内。 由现场试验可以准确判断：在线路单相故障跳闸由现场试验可以准确判断：在线路单相故障跳闸时，三相不一致时间继电器动作，其延时接点时，三相不一致时间继电器动作，其延时接点29ms29ms误误动作，未等重合闸动作，开关即经三相不一致跳闸回动作，未等重合闸动作，开关即经三相不一致跳闸回路三相跳开。路三相跳开。思路拓展 1、如何停用非全相保护？ 在保护装置里停用控制字、硬压板或者在断路器本体停用硬压板 4、压板操作与二次线变更的反事故措施要求有

7、哪些？ 必须进行所有保护整组检查，模拟故障检查保护压板的唯一对应关系，避免有任何寄生回路存在 2、如何隔离停用的母线保护？ 在保护装置里退出控制字、软压板以及硬压板 3、如何停用定值中未开放的保护？ 单母线运行时，母线也同时停用；双母线运行时，尽量缩短停用时间，且避免母线连接设备检修，轻负荷运行案例分析（2）案例事故2，直流接地故障站用变断路器跳闸 对各部位进行检查发现：对各部位进行检查发现： 保护装置定值整定无误，无动作记录保护装置定值整定无误，无动作记录 站用变本体无异常状况，绝缘良好站用变本体无异常状况，绝缘良好 直流系统出现接地现象，断开站用变柜内直流空开直流直流系统出现接地现象，断开

8、站用变柜内直流空开直流系统恢复正常系统恢复正常,确定为站用变控制回路存在接地。确定为站用变控制回路存在接地。检查发现如图所示，站用变跳闸回路A点发生接地现象，跳闸继电器KM流过电流，发生误动作。直流接地引起保护误动原因分析变电站直流系统等效电路图如下：变电站直流系统等效电路图如下：+KM+KM、-KM-KM表示母线电压，表示母线电压，R1R1、R2R2、R R组成电桥。一般情况下，组成电桥。一般情况下，R1R1、R2R2电阻大小相等，电阻大小相等，阻值大于阻值大于30K30K，在，在40K300K40K300K之间，之间，C+C+、C-C-为直流系为直流系统对地分布电容。统对地分布电容。站用直

9、流系统对地电容分析： 当直流系统对地电容增大到一定数值时（阻抗减小），直流当直流系统对地电容增大到一定数值时（阻抗减小），直流负母线对地电压高于继电器动作电压时，直流系统的一点接负母线对地电压高于继电器动作电压时，直流系统的一点接地就有可能致使继电器误动。如上图所示：继电器误动当在地就有可能致使继电器误动。如上图所示：继电器误动当在A A点接地时，点接地时，C C对继电器充电，对继电器充电，CC对继电器放电（等效为对继电器放电（等效为C C与与CC并联对继电器放电）。这时继电器内部就有电流流过，并联对继电器放电）。这时继电器内部就有电流流过，当电容器上的电压大于继电器动作电压时继电器就有可能误

10、当电容器上的电压大于继电器动作电压时继电器就有可能误动。动。针对以上分析，可采取以下措施：u提高继电器的工作电压。当出口继电器的动作电压大提高继电器的工作电压。当出口继电器的动作电压大于于55%55%的的UeUe时时, ,直流系统对地绝缘良好情况下发生一点直流系统对地绝缘良好情况下发生一点接地，继电器不会误动作。接地，继电器不会误动作。u提高继电器的动作功率。继电器动作功率越大，其阻提高继电器的动作功率。继电器动作功率越大，其阻值越小，抗电容充放电能力越强。值越小，抗电容充放电能力越强。u降低站用直流系统对地分布电容。更换老旧电缆、保降低站用直流系统对地分布电容。更换老旧电缆、保护就地安装等都

11、可以减小直流系统对地分布电容。护就地安装等都可以减小直流系统对地分布电容。u提高站用直流对地绝缘水平。提高站用直流对地绝缘水平。u建议新建变电站投运前，测量站用直流分布电容参建议新建变电站投运前，测量站用直流分布电容参数，针对分布电容大小制定相应防范措施。数，针对分布电容大小制定相应防范措施。直流系统接地故障的查找方法：查找直流接地故障原则：根据运行方式、操作情况、气候影响进行查找直流接地故障原则：根据运行方式、操作情况、气候影响进行判断，采取拉路查找处理的方法，先信号和照明部分后操作部分，判断，采取拉路查找处理的方法，先信号和照明部分后操作部分，先室外、后室内。查找时按以下步骤进行查找：先室

12、外、后室内。查找时按以下步骤进行查找：根据接地的极性，分析故障可能发生的原因、大概位置。根据接地的极性，分析故障可能发生的原因、大概位置。 若站内二次回路上有工作，或有设备检修试验，应立即停止，若站内二次回路上有工作，或有设备检修试验，应立即停止，看信号是否消除。看信号是否消除。缩小查找范围，将直流系统分成几个不相联系的部分。缩小查找范围，将直流系统分成几个不相联系的部分。对于不太重要的直流负荷及不能转移的分路，利用对于不太重要的直流负荷及不能转移的分路，利用“瞬时停电瞬时停电”的方的方法，查该分路中所带回路有无接地故障。法，查该分路中所带回路有无接地故障。对于重要的直流负荷，用转移负荷法对于

13、重要的直流负荷，用转移负荷法( (即将发生接地的系统各个即将发生接地的系统各个回路逐回短时切换到另一电压相同的正常直流回路中，观察接地现回路逐回短时切换到另一电压相同的正常直流回路中，观察接地现象是否随着转移，以判断该回是否接地象是否随着转移，以判断该回是否接地) )，查该分路内各回路有无，查该分路内各回路有无接地故障。接地故障。案例分析（3）案例事故，380V母线电压消失 对各部位检查发现：对各部位检查发现： 母线电压无指示母线电压无指示 柜内电压二次开关在合位柜内电压二次开关在合位 母线电压表无指示（如下图）母线电压表无指示（如下图）其他回路保护动作，窗口提示其他回路保护动作，窗口提示“低

14、电压回路断线低电压回路断线”主控室电脑显示电压为零。主控室电脑显示电压为零。 查找原因：查找原因： 1 1、检查电压互感器二次回路开关在合闸位置，开关良好，上端、检查电压互感器二次回路开关在合闸位置，开关良好，上端、下端均无电压。下端均无电压。 2 2、检查电压互感器高压保险良好，无熔断。、检查电压互感器高压保险良好，无熔断。 3 3、检查电压互感器良好，无烧伤、断线现象，中性点接地良好，、检查电压互感器良好，无烧伤、断线现象，中性点接地良好，三相阻值正常、对地良好，相对地数值相等，开口三角线圈三相阻值正常、对地良好，相对地数值相等，开口三角线圈良好，电压互感器二次接线良好。良好，电压互感器二

15、次接线良好。 4 4、对电压互感器送电运行没有异常现象，但电压仍然没有。、对电压互感器送电运行没有异常现象，但电压仍然没有。 5 5、在二次回路中，检查中间继电器，发现继电器线圈之间没有、在二次回路中，检查中间继电器，发现继电器线圈之间没有电压，继电器在释放状态。电压，继电器在释放状态。 6 6、查找继电器的动作电源，保险，端子正常，但没有电压。、查找继电器的动作电源，保险，端子正常，但没有电压。 7 7、查自动装置保险，紧固端子。这时继电器动作一切正常工作，、查自动装置保险，紧固端子。这时继电器动作一切正常工作，其他开关保护动作复归正常状态。其他开关保护动作复归正常状态。 综上所述，故障原因

16、具体分析如下：中央信号保护及综上所述，故障原因具体分析如下：中央信号保护及电压互感器装置频繁动作，工作时间较长，装置保险电压互感器装置频繁动作，工作时间较长，装置保险虚接，导致保险架过热变形，使装置电源中断，中间虚接，导致保险架过热变形，使装置电源中断，中间继电器释放，二次回路断开。继电器释放，二次回路断开。 （三）、正确查找步骤：（三）、正确查找步骤： 1 1、测量各相之间电压；、测量各相之间电压； 2 2、检查二次开关是否正常，测上下端均有无电压；、检查二次开关是否正常，测上下端均有无电压； 3 3、测量中间继电器上下均有无电压；、测量中间继电器上下均有无电压； 4 4、检查中间继电器控制

17、电源、线圈均有无电压；、检查中间继电器控制电源、线圈均有无电压； 5 5、检查装置。、检查装置。 案例分析（4）案例事故，110kV母线电压异常110kV母线母线B B相电压在电网正常运行条件下，发生故相电压在电网正常运行条件下，发生故障，二次电压显示为障，二次电压显示为43V43V。该电容式电压互感器型号为该电容式电压互感器型号为TYD110/3-0.02HTYD110/3-0.02H生产日期生产日期20012001年年7 7月月 在发现上述异常现象后，首先对相关的二次回路在发现上述异常现象后，首先对相关的二次回路进行了详细检查，测量各节点的电压值，结果发现从二进行了详细检查，测量各节点的电

18、压值，结果发现从二次绕组到接线端子引出的电压就下降了，并非是由二次次绕组到接线端子引出的电压就下降了，并非是由二次回路引起，这说明可能是回路引起，这说明可能是CVTCVT内部有局部故障。为了查内部有局部故障。为了查清清CVTCVT内部出了什么问题。在将其退出运行后，首先在内部出了什么问题。在将其退出运行后，首先在现场拆掉引线对其做了常规例行试验。检查现场拆掉引线对其做了常规例行试验。检查CVTCVT的外观的外观无损伤痕迹及外壳发热现象，检测电磁单元二次出线端无损伤痕迹及外壳发热现象，检测电磁单元二次出线端对地绝缘、绕组间的绝缘，均大于对地绝缘、绕组间的绝缘，均大于50000M50000M，绝缘

19、合格，绝缘合格。随后又对其高压电容。随后又对其高压电容C1C1和中压电容和中压电容C2C2的电容量、的电容量、tantan进行了测量。采用相同的测试方法，试验接线参考制造进行了测量。采用相同的测试方法，试验接线参考制造厂规定的自激法，使用仪器为福建普华厂规定的自激法，使用仪器为福建普华PH2801PH2801全自动抗全自动抗干扰介损测量仪，部分试验结果如下表所示：干扰介损测量仪，部分试验结果如下表所示：高压电容C1 、低压电容C2与历史数据的比较：试验分析：故障相故障相B B相试验数据与设备投运前和上次预相试验数据与设备投运前和上次预防性试验的试验数据相比防性试验的试验数据相比C1C1基本变化

20、不大，而基本变化不大，而C2C2的电容量的电容量和介损却有明显的变化，电容量的初值差达和介损却有明显的变化，电容量的初值差达+7.5%+7.5%。同时将。同时将B B相电容值与健全相的各电容值也进行了比较。相电容值与健全相的各电容值也进行了比较。由上表可以看出故障相由上表可以看出故障相B B相相C2C2的电容量和介损值与健全的电容量和介损值与健全相相比变化很大，也与实际二次输出电压低的情况符合。相相比变化很大，也与实际二次输出电压低的情况符合。同时把试验数据与相关的规程对比，根据同时把试验数据与相关的规程对比，根据DL/T596-1996DL/T596-1996电力设备预防性试验规程规定膜纸复

21、合绝缘的电力设备预防性试验规程规定膜纸复合绝缘的CVT CVT 电电容量偏差不超出额定值的容量偏差不超出额定值的-5%-5%+10%+10%，介损值不超过，介损值不超过0.2%0.2%，于是我们怀疑故障相于是我们怀疑故障相CVTCVT二次输出电压低是由于二次输出电压低是由于C2C2部分电容部分电容元件被击穿使电容量增大，引起的分压比的改变而导致元件被击穿使电容量增大，引起的分压比的改变而导致CVTCVT二次输出电压的下降。二次输出电压的下降。如图所示:为其电气接线原理图该电容式电压互感器由高压电容该电容式电压互感器由高压电容C1C1、低压电容、低压电容C2C2以及安装在下以及安装在下部油箱中的

22、电磁单元组成，电容器的芯子由若干元件串联组部油箱中的电磁单元组成，电容器的芯子由若干元件串联组成，其电容量分别为：成，其电容量分别为：C1C1电容量为电容量为0.0282F0.0282F，C2C2电容量为电容量为0.06645F0.06645F，电磁单元中间变压器的一次端，电磁单元中间变压器的一次端B B在在C1C1与与C2C2的中间的中间抽头处，三个二次绕组的接线端子抽头处，三个二次绕组的接线端子1a1a，1n1n，2a2a，2n2n，dada，dndn从分压器底部引出到油箱中，通过油箱引出到外部接线端子从分压器底部引出到油箱中，通过油箱引出到外部接线端子盒上。盒上。为了解故障的真正原因，对

23、该互感器进行解体为了解故障的真正原因，对该互感器进行解体检查，结果发现中压电容检查，结果发现中压电容C2C2的的2525片电容元件中最后两层片电容元件中最后两层有明显的放电烧伤痕迹，而有明显的放电烧伤痕迹，而C1C1的各电容元件完好，这与的各电容元件完好，这与电容量和介损的测量结果是一致的。由此，可以判定该电容量和介损的测量结果是一致的。由此，可以判定该CVTCVT二次电压低是由于二次电压低是由于C2C2的部分电容元件被击穿引起的。的部分电容元件被击穿引起的。解体检查结果如下图所示：解体检查结果如下图所示： 案例事故，互感器二次回路两点接地某变电站某变电站220kV220kV线路运行状态下线路

24、运行状态下, ,该变电站该变电站1 1条出线条出线W W相接相接地故障地故障, ,该线路所属断路器线路保护正确动作跳闸。该线路所属断路器线路保护正确动作跳闸。同时同时, ,另一出线另一出线201201断路器误跳闸断路器误跳闸, ,两侧两侧W W相断路器跳闸相断路器跳闸, ,重合成功。重合成功。案例分析（5）检查后发现：检查后发现：电缆是几年前对该站进行改造时新更换的电缆。在拆除室外一次设备区端子电缆是几年前对该站进行改造时新更换的电缆。在拆除室外一次设备区端子箱接地点后进行绝缘检查箱接地点后进行绝缘检查, ,发现仍有接地现象。故障原因为发现仍有接地现象。故障原因为:201 :201 断路器断路

25、器保护的电流回路至保护的电流回路至2 2 号主变压器保护屏上的电缆头处电缆钢甲嵌入号主变压器保护屏上的电缆头处电缆钢甲嵌入N N 相相线心线心, ,造成造成201 201 线路保护电流回路在室外一次设备区端子箱和保护室两点线路保护电流回路在室外一次设备区端子箱和保护室两点接地接地, ,接地点分别在微机保护零序绕组的两侧接地点分别在微机保护零序绕组的两侧, ,见下图：见下图：原因分析：原因分析： 系统接地故障时系统接地故障时, ,一次故障电流造成两接地点之间存在电位差一次故障电流造成两接地点之间存在电位差, ,该电该电 位差在保护零序绕组中形成附加电流位差在保护零序绕组中形成附加电流, ,导致采

26、样电流异常导致采样电流异常, ,角度反相角度反相, , 零序方向保护进入动作区零序方向保护进入动作区, ,保护动作跳闸。保护动作跳闸。TATA二次回路两点接地一方面二次回路两点接地一方面会造成不应有的分流会造成不应有的分流, ,如两接地点在保护装置电流绕组的两侧如两接地点在保护装置电流绕组的两侧, ,两接地点两接地点和地构成并联回路和地构成并联回路, ,将电流绕组短路将电流绕组短路, ,使通过保护装置电流绕组的电流大使通过保护装置电流绕组的电流大为减少。另一方面为减少。另一方面, ,当系统发生接地故障时当系统发生接地故障时, ,两接地点的电位差将在两接地点的电位差将在TA TA 二次绕组上产生极大的额外电流二次绕组上产生极大的额外电流, ,上述上述2 2种因素综合作用种因素综合作用, ,使流入保护装使流入