某220kV变电站主变中性点设备受损案例分析

叶梦娇

摘要：通过对一起某220kV变电站主变中性点设备受损案例分析，结合历史类似缺陷案例，对受损设备情况进行停电检查，通过地网导通试验排查出故障点，发现主变变中设备钢支柱的地网接地铜排断裂，钢支柱的两点接地实为一点接地，接地电阻较大。

关键词：变压器；接地电阻；中性点

引言：2022年3月1日，110kV仿真乙线线路C相接地故障，距离I段保护、零序过流II段动作，重合不成功，距离后加速动作跳三相。220kV仿真甲站#3主变变高和变中中性点接地刀闸无位置，#3主变档位指示为0。运行人员迅速到站对#3主变间隔设备检查。

一、设备检查情况

1、现场检查#3主变变高中性点地刀、#3主变变中中性点地刀在合位，调压机构箱指示#3主变档位为5档。

2、#3主变变中中性点设备。#3主变变中中性点13000地刀机构箱内端子排、电缆、箱壁等熏黑严重，箱门接地线被烧断。

3、#3主变风冷控制箱。温湿度控制启动开关外壳掉落，内部元器件受损熏黑，温湿度控制启动开关周围及接线电缆被熏黑，有明显放电迹象。#3主变风冷控制箱至#3主变变中中性点机构箱电缆屏蔽层接地线绝缘受损，电缆被熏黑。13000中性点地刀电机电源跳开。

4、保护室。检查#3主变测控屏遥信空气开关跳开，中性点13000地刀控制电源空开跳开。其他无受损迹象。

二、初步分析

1、故障原因分析

试验班开展接地网导通测试，结果为变中中性点接地点地网导通不合格。开挖#3主变变中设备钢支柱的地网接地点，检查发现，在2020年1月取消#3主变变中直流分量监测装置时，误截断原增加的接地铜排，同时发现钢支柱的两点接地实为一点接地。

110kV仿真乙线故障发生时，110kV仿真乙线128开关运行于220kV仿真乙站110kV 2M母线，220kV仿真乙站#1主变、#2主变、#3主变运行于110kV 1M母线，母联100开关处于热备用状态；110kV实验站110kV实验甲线152开关运行于110kV 1M母线，110kV实验乙线130开关运行于110kV 2M母线，110kV母联100开关在合位；220kV仿真甲站110kV实验甲线152开关运行于110kV 5M母线，110kV母联分段开关在合位，#3主变变高和变中中性点采用直接接地方式。

图1 故障发生时系统运行方式

在110kV仿真乙线线路C相发生接地短路时，短路电流经220kV仿真乙站110kV 2M母线、110kV实验乙线、110kV实验站母联100开关、110kV实验甲线、220kV仿真甲站110kV 5M母线、220kV仿真甲站#3主变变中中性点接地刀闸流入大地，而非经220kV仿真乙站#1主变变中中性点流入大地。由于220kV仿真甲站#3主变变中中性点与地网连接处接地铜排被误截断，并未与地网连接，且钢支柱的两点接地实为一点接地，所以接地电阻较大，在110kV线路发生接地短路时，在中性点刀闸机构处形成较高的感应电压，部分短路电流窜入经钢支架接地的二次设备，致使二次设备接至钢支架的接地线绝缘击穿受损，中性点地刀机构箱至本体冷却器控制箱的电缆屏蔽层地线绝缘击穿受损。中性点地刀机构箱内放电电流窜入端子排，致使接至端子排的中性点地刀电机电源、控制电源及保护室#3主变测控屏遥信电源空开跳开。部分短路电流流入交流中性线致使接入同一中性线的#3主变风冷控制箱温湿度控制启动开关烧毁。

2、单相接地故障分析

110kV仿真乙线线路发生单相接地短路时，故障相（C相）的边界条件为：

式中：、故障相正序电压、电流分量，、故障相负序电压、电流分量，、故障相零序电压、电流分量。

因此，故障相短路电流，即故障相零序电流为故障相短路电流的1/3。根据故障时电网接线方式绘制零序网络图。

图2 零序网络图

XLS为110kV仿真乙线仿真乙站至故障点段的零序阻抗，XLX为110kV实验乙线线路零序阻抗，XSX为110kV实验甲线线路零序阻抗，XI、XII、XIII分别为仿真甲站#3主变高、中、低压侧绕组等值电抗，#3主变变高侧中性点接地，且变高侧接于有接地点的大电网，其零序阻抗为XS。仿真甲站#3主变除了变中有零序电流流过外，变低绕组亦有零序电流流过，同时，部分零序电流经变高侧，流向与之有联系的有中性点接地的主变中性点。

三、总结及建议

1、按照南方电网公司《电力设备检修试验规程》，电力设备接地引下线与接地网连接情况检查（导通性测试）6年1次。仿真甲站2020年1月5日发生过一起因110kV仿真甲线线路A相接地短路引起#3主变变中中性点设备受损事件，当时研究决定取消变高、变中中性点的直流监测装置，同时将设备构架有一点接地改为两点接地，整改工作完成后，1月10日进行变电站接地网导通测试，测试结果合格。本次事件发生后，当天进行变电站接地网导通测试，结论是#3主变变中中性点避雷器接地点地网导通不合格，距离上次测试两年时间，

因此建议缩短220kV及以上主变中性点接地引下线导通试验周期，及时发现中性点接地导通不合格问题。同时，对于220kV及以上中性点直接接地系统，在线路发生接地短路时，建议增加主变中性点设备情况的检查。

2、重视变压器的接地电阻，变压器接地电阻值过高，容易造成触电事故；容易造成用电设备损坏；容易造成变压器损坏。

3、110kV系统采取经220kV变电站内一台主变和110kV上网电厂内一台升压变中性点直接接地。本次事件发生时，220kV仿真乙站110kV系统运行方式为非正常运行方式，110kV 2M母线系统直接接地点不在仿真乙站，因此，在正常运行方式发生改变后，若系统发生故障，要检查相关电源变电站的中性点接地情况。

4、主变每次停电检修时，应对主变中性点设备B修，测量中性点地刀刀头至钢支架、中性点地刀刀头至地网的回路电阻，确保电力系统发生接地短路时，能正常发挥中性点接地的钳位作用，使非故障相对地电压不致明显上升，使中性点设备不致损坏。

参考文献

［1］《电力设备检修试验规程》Q/CSG1206007-2017。

［2］尚增军，重视变压器的接地电阻，电气与自动化仪表安装,河北省安装工程有限公司