高壓廠用變壓器低壓側短路故障過程分析

雅礱江流域水電開發有限公司 薛麗麗

四川管理職業學院 劉森林

摘要：近年來發電機容量不斷增大，機端電壓也不斷升高，廠用變壓器電壓和容量隨之增高，安裝要求也越來越高，故障率也有所增加，故大部分廠用變壓器也配置了全面保護。本文對針對廠用變壓器差動保護動作進行了故障過程分析，供同行參考借鑒。

關鍵詞：變壓器;諧振;短路;動作分析

1高壓廠用變壓器(以下簡稱高廠變)保護配置情況

電廠使用的#2高廠變是由保定天威變壓器有限公司生產的型號為DC10-3150//3/20的三相干式變壓器，其低壓側電纜型號為ZA-YJV-3*240，為雙線并接。高廠變配置的保護包括：差動保護，過流保護(速斷、時限I及過負荷保護)。另外，過流保護全部采用高壓側CT電流。

2保護動作分析及故障排查

2.1高廠變差動保護動作情況

某日監控信號報：安裝間lOkV的901M/902M聯絡刀閘90102G柜報Ⅱ母母線接地報警;二號機組主變保護A屏廠變差動跳閘報警;二號機組主變保護B屏廠變差動跳閘報警;二號機組主變保護A屏廠變差動跳閘復歸;二號機組主變保護B屏廠變差動跳閘復歸。

2.2跳閘數據分析及故障排查

2.2.1故障排查

現場檢查二號機組兩套主變保護動作報告顯示：差動電流10.71e，制動電流5.351e，跳閘出口正確。檢查保護裝置采樣及回路正確。

檢查高廠變一次設備運行情況，發現#2高廠變低壓側10kV電纜頭(高廠變低壓側與lOkV開關之間)單相放電引起電纜著火，使電纜頭絕緣嚴重燒損。

調取#2母線洞工業電視視頻，發現在保護動作前幾分鐘#2高廠變內部發出了火光，將高廠變頂部10kV電纜終端附近的膠墊引燃，然后持續燃燒直至保護動作跳閘。

2.2.2電壓諧振波形分析

現場檢查調取數據時，發現高廠變差動保護動怍前高廠變低壓側波形有畸變，如圖1所示。根據圖1波形數據分析，故障期間#2高廠變低壓側三相電壓及零序電壓最大瞬時值均超過100V，含有大量高次諧波，且故障過程中10kV二段PT柜內微機消

圖2故障后電纜頭燒損情況(紅圈內為故障相接地點)諧裝置投入動作。初步分析此故障期間是由于lOkV電纜終端絕緣被燒損，導致電纜對地容抗參數發生變化，滿足諧振觸發條件進而發生高頻諧振。微機消諧裝置投入后，諧振消失，電壓恢復正常。

2.2.3 #2高廠變低壓側短路故障分析

由于運行值班人員在故障發生后的保護跳閘前期間拉開了#2高廠變低壓側10kV開關，此后的故障期間無法直接從故障錄波裝置上查看到#2高廠變低壓側的故障電壓和故障電流，只能通過#2高廠變高壓側電流推算低壓側故障電流。

2.2.4 #2高廠變低壓側相間短路電阻計算

由#2高廠變銘牌參數可知，高廠變容量S=9.45MVA，短路阻抗標幺值XT=0.079，低壓側額定電壓U。=10.5kV，則#2高廠變低壓側發生金屬性短路時，其短路阻抗有名值Xl=XT×U。2/S-0.079×10.5×10.5×106/(9.45×106)=0.92 Q.

當#2主變低壓側發生三相短路時，其高壓側故障電流標幺值Ik(3)=6.OAx500/273=11，可計算出短路阻抗標幺值XT’=1/1k(3)=1/11=0.091，則短路阻抗有名值Xl‘-XT‘XU。2/S= 0.091×10.5 X10.5 X10 6/(9.45 x106) =1.06Q.

由上述計算可知，當#2高廠變低壓側發生三相短路故障時，其短路電阻與發生三相金屬性短路時電阻相當，因此可以判斷#2高廠變低壓側發生了三相金屬性短路故障。

3故障原因分析

經討論分析，此次故障的根本原因為高廠變廠家設計的變壓器低壓側電纜安裝固定方式不合理，安裝接線方式不合理，電纜頭位安裝工藝不到位，電纜主絕緣外層屏蔽未按照廠家工藝要求延伸至一定尺度的應力錐段，造成電纜導體在箱體開孔位置的電場嚴重畸變，另屯纜設計布置的彎曲度過小進一步加重了該處電場的畸變，導致該位置在帶電后出現局部放電，達到一定程度后絕緣嚴重下降，產生高頻諧振后放電擊穿，經歷A相接地，A、C兩相短路，最終導致三相短路故障后高廠變差動動作跳開發電機出口開關。

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