連 杰，周云安

（安康水力發(fā)電廠，陜西 安康 725000）

2009-03-28凌晨，某水力發(fā)電廠完成3號機(jī)組大修工作，在進(jìn)行大修后的開機(jī)試驗過程中，發(fā)生一起運行中變壓器過激磁保護(hù)動作跳閘的事故。事故造成該水電廠全廠廠用電源消失及電廠所在地區(qū)部分停電。

1 事故經(jīng)過

2009-03-27，3號機(jī)組大修工作全部結(jié)束后，進(jìn)行了3號機(jī)組自動開停機(jī)流程檢查試驗、交流勵磁機(jī)相關(guān)特性試驗和發(fā)電機(jī)相關(guān)特性試驗，而后準(zhǔn)備進(jìn)行發(fā)電機(jī)-變壓器組遞升加壓、定相試驗。遞升加壓試驗的方法是把全廠330 kV運行元件全部倒至330 kV Ⅱ母線運行，然后由3號發(fā)電機(jī)-變壓器組帶330 kV Ⅰ母線(空母線)零起升壓。電氣一次主接線如圖1所示。

28日00:25，運行值班人員將330 kV Ⅰ母線上除母聯(lián)斷路器3300DL外，包括聯(lián)絡(luò)變5B在內(nèi)的其他所有電氣元件倒至330 kVⅡ母線運行。00:28:37，運行值班人員依令拉開330 kVⅠ，Ⅱ母聯(lián)絡(luò)開關(guān)3300DL。00:28:49，該電廠110 kV系統(tǒng)與330 kV系統(tǒng)之間的聯(lián)絡(luò)變壓器5B的過激磁保護(hù)動作出口，聯(lián)絡(luò)變5B三側(cè)斷路器分閘，造成本地區(qū)110 kV系統(tǒng)與330 kV主網(wǎng)系統(tǒng)解列,本地區(qū)部分停電；還造成該電廠全部廠用電源消失，情勢十分危急。運行值班人員立即啟動“廠用電源消失事故預(yù)案”，迅速改變運行方式，恢復(fù)了廠用電系統(tǒng)，避免了事故進(jìn)一步擴(kuò)大。

2 現(xiàn)場檢查情況

5B過激磁保護(hù)動作后，電氣檢修人員立即到現(xiàn)場檢查處理?，F(xiàn)場情況是：5B保護(hù)盤A柜、B柜的過激磁保護(hù)功能壓板均投入，A柜、B柜后備保護(hù)出口跳閘燈亮，5B高壓側(cè)開關(guān)3305DL、中壓側(cè)開關(guān)1105DL、低壓側(cè)開關(guān)125DL已分閘；A柜、B柜保護(hù)故障報告均顯示過激磁保護(hù)動作，330 kVⅡ母A相PT二次電壓達(dá)到75.4 V(超過1.25倍額定電壓)，運行中的330 kV Ⅱ母各元件保護(hù)均發(fā)出“PT斷線”告警；在5B保護(hù)盤上測量330 kV Ⅱ母線PT二次電壓依次為Ua=74V，Ub=27V，Uc=2.59V，3U0=104.9V。

現(xiàn)地檢查發(fā)現(xiàn)330 kV GIS開關(guān)站母線PT柜，330 kVⅠ，Ⅱ母線PT二次側(cè)小空開1ZKK，2ZKK投入；測量Ⅱ母PT二次側(cè)空開2ZKK兩側(cè)電壓全部正常(三相相電壓58 V）；檢查330 kV母線PT切換盤(9BP)330 kV母線二次電壓時發(fā)現(xiàn)，330 kV Ⅱ母PT電壓切換前是正常的，切換后電壓不正常(檢查繼電器2ZJ接點前A，B，C三相電壓均為58 V，2ZJ接點后A，B，C三相電壓分別為Ua=75.4 V，Ub=27 V，Uc=2.59 V）；進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，Ⅱ母PT隔刀2G的重動繼電器2ZJ不勵磁，繼電器線圈開路(繼電器型號為DZ-700，32-65-35-32，1988年10月阿城繼電器廠生產(chǎn))，繼電器1ZJ、3ZJ正常。在換上一個新的2ZJ繼電器后，330 kV Ⅱ母PT二次電壓恢復(fù)正常，330 kVⅡ母元件保護(hù)“PT斷線”信號全部復(fù)歸。330 kV母線PT控制原理見圖2。

3 原因分析

如圖2所示，正常運行方式下，330 kVⅠ，Ⅱ母PT隔刀1G，2G均投入，因而重動繼電器1ZJ，2ZJ動作，常開接點閉合；3ZJ不動作,常開接點斷開。所以Ⅰ母二次電壓送至A1，B1，C1；Ⅱ母二次電壓送至A2，B2，C2。Ⅰ母上的所有運行元件通過自己的隔刀切換，其保護(hù)裝置使用的330 kV母線電壓為A1，B1，C1；Ⅱ母上的所有運行元件也通過自己的隔刀切換，其保護(hù)裝置使用的330 kV母線電壓為A2，B2，C2。為防止由于小空開1ZKK，2ZKK或繼電器1ZJ，2ZJ的原因造成PT二次三相失壓時各保護(hù)裝置因PT電壓斷線閉鎖裝置無法動作，使阻抗性質(zhì)的保護(hù)裝置誤動作，所以在330 kVⅠ，Ⅱ母二次電壓回路A相的小空開和繼電器常開觸點兩端并了一個4μF的電容，以使PT二次電壓三相斷線時通過A相的電容，保證各保護(hù)裝置PT電壓斷線閉鎖裝置可靠動作。

3ZJ的作用是由于某種情況下繼電器1ZJ或2ZJ未動作，其常閉接點閉合，而電氣一次運行方式為330 kVⅠ，Ⅱ母聯(lián)絡(luò)運行時,母聯(lián)隔刀G1，G2投入，母聯(lián)斷路器DL合閘，則繼電器3ZJ動作，其常開接點閉合，330 kV母線電壓A1，B1，C1分別與A2，B2，C2連通，Ⅰ，Ⅱ母上的所有運行元件的保護(hù)裝置使用同一個母線二次電壓。

3月28日00:25，運行值班人員將330 kVⅠ母線上的所有電氣元件倒至330 kVⅡ母線運行，這時330 kVⅠ，Ⅱ母仍聯(lián)絡(luò)運行。由于繼電器2ZJ線圈損壞、無法勵磁，所以3ZJ動作，已倒至330 kVⅡ母線上運行的各電氣設(shè)備的保護(hù)裝置所用的母線二次電壓A2，B2，C2通過3ZJ的接點與Ⅰ母PT二次電壓A1，B1，C1相連。

00:28，運行值班人員拉開330 kVⅠ，Ⅱ母聯(lián)絡(luò)開關(guān)3300DL，這時330 kVⅠ母線與所有運行設(shè)備徹底分離，Ⅰ母PT的一、二次輸出電壓為0 V；同時母聯(lián)開關(guān)分閘后，其輔助接點DL斷開，使3ZJ返回，3ZJ常開接點斷開。由于2ZJ常開接點一直處于斷開狀態(tài)，所以此時Ⅱ母PT的B，C相二次繞組與各保護(hù)裝置電壓負(fù)載斷開，而A相二次繞組通過電容C2接通各保護(hù)裝置A相電壓負(fù)載。感性的保護(hù)裝置電壓負(fù)載與電容C2構(gòu)成串聯(lián)諧振，在負(fù)載繞組上產(chǎn)生了75.4 V的諧振電壓。母線PT的二次負(fù)載通常是三相對稱負(fù)載Za，Zb，Zc，而該電廠還有部分負(fù)載用的是線電壓Uab(2～4號發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)用330 kV母線電壓Uab作為系統(tǒng)電壓判據(jù))。圖3為2ZJ損壞后PT二次回路示意。從圖3可以看出，Zab與Zb串聯(lián)后再與Za并聯(lián)，所以B相負(fù)載Zb上的電壓Ub與A，B相間負(fù)載Zab上的電壓Uab之和等于Ua。這就是現(xiàn)場測試Ua為74 V、Ub還有27

V、而Uc幾乎為0 V的原因。

變壓器過激磁保護(hù)是防止大型變壓器因為電壓升高或頻率降低而工作在飽和磁密段，使變壓器勵磁電流增大、內(nèi)部發(fā)熱嚴(yán)重而導(dǎo)致變壓器損壞的裝置。過激磁保護(hù)整定方法是整定過激磁倍數(shù)N，其定義為：

其中：B，Be—實際磁通量和額定磁通量；

Ue，fe—額定電壓、頻率；

U*，f*—電壓、頻率標(biāo)幺值；

過激磁保護(hù)在變壓器輕微過激磁時發(fā)告警信號，在嚴(yán)重過激磁時按反時限跳閘。

5B過激磁保護(hù)反時限定值實際整定值為：N為1.2倍時，動作時間40 s；N為1.25倍時，動作時間10 s；N為1.3倍時，動作時間5 s。

在這次事故中，A相諧振電壓U超過額定電壓1.25倍，頻率f變化不大，則變壓器過激磁倍數(shù)N約為1.25倍。過激磁保護(hù)從啟動到出口跳閘共12 s，可見其動作邏輯正確。

4 暴露問題

4.1 技術(shù)方面

老式晶體管型和整流型距離保護(hù)的PT斷線閉鎖裝置對PT三相斷線(三相空開全跳開)無法正確判斷,所以要求空開一相接點并電容,在三相空開全跳開時通過電容偶合電壓,使PT斷線閉鎖裝置正確動作而不至引起距離保護(hù)誤動?，F(xiàn)在的微機(jī)保護(hù)PT斷線閉鎖由程序判斷,判據(jù)非常完善,任何相別的PT斷線都可正確判斷,所以不再需要并聯(lián)電容。近年來，該廠330 kV系統(tǒng)所有設(shè)備的保護(hù)裝置已全部更換成微機(jī)保護(hù)，但330 kV PT盤未更換，沒有對PT二次側(cè)空開和繼電器接點所并的電容繼續(xù)存在的合理性進(jìn)行認(rèn)真分析，忽視了公共設(shè)備老回路對新設(shè)備的不良影響。

4.2 管理方面

由于330 kV母線停電機(jī)會很少，未能對330 kV母線PT回路按相應(yīng)定檢周期制定定檢計劃，實施定檢工作。運行近20年，一直沒有對330 kV母線PT切換盤(1～3)ZJ繼電器進(jìn)行檢驗，致使繼電器2ZJ損壞未及時發(fā)現(xiàn)。另外，有關(guān)人員應(yīng)加強學(xué)習(xí)反措要求、熟悉反措內(nèi)容，對不滿足反措要求的地方，必須及時提出來并進(jìn)行修改，不留隱患。

4.3 運行方面

PT二次電壓回路公用的切換繼電器、重動繼電器是對全廠安全運行比較重要的二次設(shè)備，運行人員一定要加強對這些設(shè)備的巡視和操作監(jiān)視，特別是在倒閘操作的時候。

5 防范措施

(1) 對公用設(shè)備、停電機(jī)會少的設(shè)備制定合理的檢驗周期和定檢計劃，杜絕出現(xiàn)檢驗死區(qū)。

(2) 加強設(shè)備監(jiān)視和巡回檢查，密切注意公用繼電器的動作情況。

(3) 330 kV任一元件倒閘操作時，先將5B過激磁保護(hù)跳閘出口回路退出，待整個倒閘操作全部完成，檢查正常后，再將5B過激磁保護(hù)投入。

(4) 建議立即拆除330 kV母線PT二次空開A相接點所并聯(lián)的電容。

(5) 將330 kV PT電壓切換盤進(jìn)行更換，選用可靠的整體電壓切換裝置。

(6) 加強檢修人員技術(shù)培訓(xùn)，提高他們的技術(shù)素質(zhì)和責(zé)任心，嚴(yán)格執(zhí)行繼電保護(hù)定期檢驗制度。加強反措學(xué)習(xí)、熟悉反措內(nèi)容，對不滿足反措要求的地方，及時提出并進(jìn)行整改。

6 結(jié)束語

自1999年陜西系統(tǒng)變壓器配置過激磁保護(hù)以來,發(fā)生了多起由于變電站操作不正確以及PT電壓二次回路異常造成的過激磁保護(hù)不正確動作,使330 kV主網(wǎng)變壓器跳閘,給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行帶來很大影響。而到目前為止,陜西電力系統(tǒng)尚未發(fā)生過由于系統(tǒng)過電壓造成的變壓器過激磁而損壞的事例,根據(jù)陜西系統(tǒng)變壓器過激磁保護(hù)的運行情況,2006-07-04陜西省電力公司曾召開“變壓器過激磁保護(hù)研討會”。經(jīng)與會人員討論分析，認(rèn)為應(yīng)將陜西電網(wǎng)所有330 kV降壓變壓器過激磁保護(hù)暫投信號，不投跳閘，并以文件的形式向各下屬單位下發(fā)了會議紀(jì)要，但因某種原因該文件未下達(dá)至該電廠。上述事故發(fā)生后，經(jīng)請示省公司有關(guān)部門同意，該廠重新制定了相關(guān)設(shè)備的檢修計劃，并于2009-04-01下發(fā)了《關(guān)于重新調(diào)整5號主變過激磁保護(hù)運行方式及全廠二次回路檢查整改的通知》，要求過激磁保護(hù)由投跳閘出口改投發(fā)信號，拆除330 kV母線PT二次回路空開接點上的并聯(lián)電容，同時對全廠所有PT二次空開、熔斷器、切換繼電器及電壓二次回路進(jìn)行全面檢查。