一起主變跳閘事件分析
1. 事件簡(jiǎn)述
某日某變電站執行#2主變轉檢修操作任務(wù)。
8時(shí)46分，操作人員斷開(kāi)#2主變中壓側開(kāi)關(guān)，原#2主變中低壓側負荷全部轉由#1主變繼續供電。
9時(shí)3分，#1主變高壓側復壓過(guò)流保護三段動(dòng)作跳開(kāi)主變三側開(kāi)關(guān)。
#1主變跳閘前運行方式如圖1所示。2. 跳閘前運行方式
220千伏電壓等級設備中，01、04開(kāi)關(guān)接#1母線(xiàn)運行，03、06、09開(kāi)關(guān)接#2母線(xiàn)運行，02開(kāi)關(guān)聯(lián)絡(luò )#1、#2母線(xiàn)運行，07開(kāi)關(guān)處于檢修狀態(tài)。
110千伏電壓等級設備中，11、20、23開(kāi)關(guān)接5#母線(xiàn)運行，12、16、18、22、24、25開(kāi)關(guān)接4#母線(xiàn)運行，19開(kāi)關(guān)聯(lián)絡(luò )4#母線(xiàn)、旁母運行，153刀閘聯(lián)絡(luò )5#母線(xiàn)、旁母運行，14、21開(kāi)關(guān)熱備用，13開(kāi)關(guān)處于檢修狀態(tài)。
10千伏電壓等級設備中，31、32、33、34開(kāi)關(guān)接7#母線(xiàn)運行，61、62、63、64開(kāi)關(guān)接8#母線(xiàn)運行，46、47、48開(kāi)關(guān)接9#母線(xiàn)運行，51、52、53開(kāi)關(guān)接10#母線(xiàn)運行，70開(kāi)關(guān)聯(lián)絡(luò )7#、9#母線(xiàn)運行，80開(kāi)關(guān)聯(lián)絡(luò )8#、10#母線(xiàn)運行，45、55開(kāi)關(guān)處于檢修狀態(tài)。
3. 事件影響負荷情況
#1主變跳閘后110千伏母線(xiàn)、10千伏母線(xiàn)失壓，造成負荷損失37MW。
4. 跳閘后處理情況
09:12 搶送14開(kāi)關(guān)，該站110千伏母線(xiàn)由帶電。
09:14 退出#1主變220千伏復壓過(guò)流三段保護。
09:24 將#1主變（04、11、34、63開(kāi)關(guān)）由熱備轉運行，相關(guān)保護按現場(chǎng)運行規程執行。
09:29 #1主變試送成功，恢復運行。損失負荷恢復供電。
跳閘后運維人員檢查主變本體、三側設備未發(fā)現明顯故障點(diǎn)，調閱保護動(dòng)作報文顯示動(dòng)作電流2.469A（接近主變高壓側額定二次電流2.51A），檢查220千伏、110千伏故障錄波器波形圖發(fā)現無(wú)故障電流突變量、無(wú)電壓擾動(dòng)記錄，綜合判斷本次跳閘事件中一次設備無(wú)故障。 #1主變雙套保護為北京四方公司CSC-326型裝置，版本號1.56，2006年12月投運?，F場(chǎng)檢查發(fā)現，A套保護高壓側復壓過(guò)流三段1時(shí)限動(dòng)作、出口跳主變三側，動(dòng)作電流2.469A，B套保護未動(dòng)作。 現場(chǎng)檢查#1主變兩套保護裝置，A、B套高壓側復壓過(guò)流三段保護定值一致，電流定值為2.5A，1時(shí)限動(dòng)作時(shí)間為19.7s、跳閘矩陣為跳#1主變三側，2時(shí)限動(dòng)作時(shí)間為20.0s、跳閘矩陣為無(wú)動(dòng)作出口。 根據相關(guān)校驗規程和技術(shù)規范，流入保護裝置的二次電流在小于95%整定值時(shí)應可靠不動(dòng)作，在大于105%整定值時(shí)應可靠動(dòng)作；95%~105%范圍內為臨界值，即在該范圍內保護動(dòng)作或不動(dòng)作均可視為正?，F象，對應#1主變高壓側復壓過(guò)流三段保護動(dòng)作臨界值范圍為2.375A—2.625A。 如圖2所示，根據變電站故障錄波器記錄，跳閘時(shí)刻#1主變高壓側二次最大相電流有效值為2.498A。A套保護裝置動(dòng)作報文顯示該時(shí)刻動(dòng)作電流為2.469A。即此時(shí)刻流入兩套主變保護裝置的高壓側二次電流均在動(dòng)作臨界值范圍內，無(wú)論是保護動(dòng)作或不動(dòng)作均可視為正?，F象。故根據所下達的保護裝置定值及當時(shí)電網(wǎng)運行情況，A套保護動(dòng)作、B套保護不動(dòng)作的行為是正常的。1. 設備現場(chǎng)檢查情況
2. 保護動(dòng)作行為分析
（1）僅單套保護裝置動(dòng)作分析
2）保護跳#1主變三側開(kāi)關(guān)行為分析
檢查#1主變保護最新的定值單“#1主變-CSC-326高壓側-A(B)屏-06號”，高壓側復壓過(guò)流三段電流定值見(jiàn)表1。
而保護裝置高壓側復壓過(guò)流三段保護實(shí)際定值的跳閘出口矩陣與表1中不一致，1時(shí)限為跳#1主變三側開(kāi)關(guān)，2時(shí)限為無(wú)動(dòng)作出口（即跳閘出口矩陣整定為0）。
依據正式下達的保護整定值清單，本次跳閘事件中復壓過(guò)流三段1時(shí)限應跳開(kāi)110千伏母聯(lián)開(kāi)關(guān)，切除110千伏 #4母線(xiàn)負荷，之后由110千伏 #5母線(xiàn)給變電站110千伏側負荷供電；由于誤整定保護裝置定值，導致本次跳閘停電范圍從110千伏#4母線(xiàn)擴大至變電站110千伏母線(xiàn)全停。
（3）保護整定值合理性分析
保護裝置告警與跳閘行為未有效配合。依據下達的保護整定值清單，#1主變高壓側復壓過(guò)流三段保護復壓元件未投入，僅作為純過(guò)流保護使用，考慮到保護定值（2.5A）近似等于主變高壓側額定二次電流（2.51A），此時(shí)高壓側負荷過(guò)流三段保護相當于過(guò)負荷類(lèi)保護。同時(shí)，保護定值單中投入了過(guò)負荷告警功能，電流定值2.93A，動(dòng)作時(shí)間9.0s。對比可知，過(guò)負荷告警定值大于跳閘定值，導致調控、運行人員還未接到變壓器過(guò)負荷告警信號時(shí)保護已動(dòng)作跳閘，無(wú)法實(shí)施轉移負荷等預控措施。
#1主變高、中側過(guò)流保護未有效配合。依據下達的保護整定值清單，#1主變中壓側復壓過(guò)流三段保護定值（復壓元件未投）見(jiàn)表2：
通過(guò)計算可知，中壓側、高壓側復壓過(guò)流三段定值對應的一次電流數值相同（折算至主變高壓側均為300A），即兩者沒(méi)有合理的級差。#1主變高壓側負荷等于中壓側、低壓側負荷之和，這就意味著(zhù)在變壓器負荷上升過(guò)程中，#1主變高壓側保護會(huì )先于中壓側保護動(dòng)作，即保護會(huì )出現越級動(dòng)作，造成跳閘范圍擴大。
（4）變壓器額定負荷運行時(shí)保護跳閘行為分析
依據下達的保護整定值清單，#1主變高壓側復壓過(guò)流三段電流定值（2.5A）與主變額定容量（對應高壓側額定二次電流2.51A）幾乎一致。由于保護裝置高壓側復壓過(guò)流三段保護延時(shí)最大只能設置為20s，造成僅允許變壓器在額定容量下運行20s。生產(chǎn)實(shí)際中，大部分變壓器均具備一定的過(guò)負荷運行能力，即不僅能在額定負荷情況下長(cháng)期運行，而且在適當過(guò)負荷情況下允許運行一段時(shí)間。因此變壓器過(guò)負荷類(lèi)保護電流定值應躲開(kāi)變壓器額定電流，并合理考慮變壓器承載能力。過(guò)于保守的保護定值一方面會(huì )給電網(wǎng)運行方式安排帶來(lái)限制，另一方面也容易引起保護動(dòng)作增大非停風(fēng)險。
圖3中紅色曲線(xiàn)為調度SCADA系統中記錄的4月24日有功功率變化情況。3. 變壓器負荷變化情況分析
綜上所述，結論如下： 本次#1主變跳閘的直接原因是負荷控制不到位，#1主變電流滿(mǎn)足保護動(dòng)作條件引發(fā)保護動(dòng)作；由于#1主變保護裝置跳閘矩陣設置錯誤，導致停電范圍擴大。 本次跳閘事件暴露出如下問(wèn)題： 在#2主變檢修情況下，負荷管控措施不到位，未做好運行主變跳閘的事故預案，導致部分用戶(hù)未按調度要求做好負荷控制工作。 所下達的保護定值清單中，#1主變高壓側復壓過(guò)流三段保護僅允許變壓器在額定容量下運行20s，造成#1主變在負荷較大時(shí)存在跳閘風(fēng)險。 保護裝置定值修改后，未采取有效措施確保裝置定值與定值單一致，導致#1主變保護裝置未按照預期行為動(dòng)作。 主變高壓側過(guò)負荷告警定值大于復壓過(guò)流三段保護定值，導致保護動(dòng)作跳閘前無(wú)法發(fā)出過(guò)負荷告警信號。中壓側復壓過(guò)流三段定值與高壓側一致，存在保護越級跳閘的風(fēng)險。 根據#1主變跳閘事件分析結論，為避免并列運行變壓器中一臺變壓器檢修情況下運行變壓器跳閘及重要用戶(hù)停電風(fēng)險，提出如下建議。 充分考慮運行主變所帶負荷特性，合理轉移負荷，確保運行主變有可靠的負荷裕度。及時(shí)通知重要用戶(hù)，對負荷大的客戶(hù)提示嚴格控制負荷水平，對存在停電風(fēng)險的用戶(hù)提示準備停電預案。 變壓器過(guò)負荷類(lèi)保護定值整定計算應合理考慮變壓器承載能力，并保證足夠的可靠系數。變壓器承載能力應依據變壓器廠(chǎng)家資料確定，可參考與變壓器出廠(chǎng)時(shí)間對應有效的《電力變壓器負載導則》和《電力變壓器運行規程》。 嚴格執行繼電保護定值修改流程等相關(guān)管理制度，確保裝置定值與下發(fā)定值單完全一致。開(kāi)展變壓器保護裝置定值及壓板投切狀態(tài)排查，發(fā)現問(wèn)題及時(shí)整改。 反映主變過(guò)負荷保護的告警段定值與跳閘段定值間應有級差，確保變壓器負荷過(guò)大時(shí)，由告警段保護先發(fā)信，以便調控和運維人員采取措施，避免主設備不必要的跳閘。此外，主變高、中壓側保護應在電流、時(shí)間上做到有效配合，確保保護動(dòng)作行為的正確性。1. 電網(wǎng)風(fēng)險管控要求與措施落實(shí)不到位，負荷未有效控制。
2. #1主變保護定值未合理考慮變壓器承載能力。
3. 保護裝置定值修改工作未實(shí)現閉環(huán)管理。
4. 主變保護定值未實(shí)現有效配合。
1. 完善檢修方式下的運行風(fēng)險分析、事故預案和預控措施。
2. 合理整定變壓器過(guò)負荷類(lèi)保護定值。
3. 加強保護裝置定值修改工作閉環(huán)管理。
4. 梳理變壓器保護定值，確保保護間有效配合。