肖 斌

(四川明珠集團有限責任公司，四川射洪 629200)

1 問題的提出

由繼電保護理論可知:發(fā)生直流一點接地時，保護應動作于發(fā)出直流接地信號而不會動作于跳閘。但在我公司35 kV天仙變電站曾發(fā)生過一起因直流一點接地導致的變壓器重瓦斯保護誤動作事故。

我公司第一座綜合自動化變電站——天仙微機變電站自1999年投運以來，一自以其穩(wěn)定、可靠的電力供應服務于天仙片區(qū)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活的需要。但在2005年7月，天仙站2#主變重瓦斯保護動作跳閘，造成全部10 kV線路停電。檢修人員在現(xiàn)場對該主變進行測試，其絕緣電阻等技術指標均符合要求，從而排除了變壓器內(nèi)部故障的可能性。經(jīng)分析確定，重瓦斯保護是因二次回路故障而引發(fā)的誤動作。檢修人員拆開瓦斯繼電器后，發(fā)現(xiàn)一重瓦斯接點的引出線碰殼，該點碰殼實際上形成了直流一點接地，從而引起了重瓦斯保護誤動作。由繼電保護理論可知:發(fā)生直流一點接地時，保護動作于發(fā)出信號而不能動作于跳閘。那么，為什么天仙站主變重瓦斯保護在直流一點接地時會動作于跳閘呢?

2 問題分析

如圖1所示，重瓦斯繼電器的常開接點作為開關量輸入信號，由微機保護開關量輸入通道采集到光電耦合開關上。光耦開關G相當于傳統(tǒng)機電型出口繼電器的線圈，ZWS為重瓦斯繼電器的常開接點，它和光耦開關串聯(lián)后接于直流控制母線±KM之間。

(1)正常情況下，常開接點ZWS斷開，沒有電壓加到光耦開關上，保護不動作。

圖1 直流接地時重瓦斯保護動作原理圖

(2)當變壓器發(fā)生內(nèi)部故障時，重瓦斯繼電器動作，其接點ZWS閉合，將直流電壓加于光耦開關上，重瓦斯保護動作，跳開變壓器兩側斷路器并發(fā)出信號。

(3)當發(fā)生直流一點接地時，由于各變電站都裝設了直流絕緣監(jiān)察裝置，該裝置按電橋原理構成，電阻R1、R2為電橋的兩臂，絕緣檢查繼電器Q接于J點與地之間，R1等于R2。正常情況下，兩極對地絕緣電阻相等，電橋平衡，線圈Q中沒有電流流過，J點與地等電位，+KM與J之間的電壓為1/2直流電壓，+KM與地之間的電壓同樣為1/2直流電壓。當發(fā)生直流一點接地，(如圖1中J1點接地時)，加于光耦開關上的電壓為直流正極+KM和J1點之間的電勢差。因J1點接地，故+KM和J1點之間的電勢差約為1/2直流電壓，如果光耦開關的動作電壓值小于1/2直流電壓，那么，重瓦斯保護將動作于跳閘并發(fā)出信號。

3 問題的解決措施

通過對保護動作情況的分析可以發(fā)現(xiàn):當發(fā)生直流一點接地時，重瓦斯保護是否誤動作取決于光耦開關動作電壓UDZ的大小。保護規(guī)程要求:出口中間繼電器的動作電壓應不小于50%額定電壓，不大于70%額定電壓，即50%U額≤UDZ≤70%U額，如果 UDZ小于50%U額，那么，在發(fā)生一點接地時，加于繼電器線圈上的電壓為50%U額，其值大于繼電器動作電壓，將引起保護誤動作:如果UDZ大于70%U額，那么，當直流電壓降低到70%額定電壓且變壓器發(fā)生內(nèi)部故障時，重瓦斯繼電器動作使得加于出口繼電器線圈上的電壓為70%U額，其值小于繼電器動作電壓，將引起保護拒動。由于光耦開關在保護的邏輯組成上所起的作用與出口中間繼電器線圈是完全相同的，故光耦開關的動作電壓也應滿足相同的規(guī)程要求，其值應為50%U額≤UDZ≤70%U額。根據(jù)以上設想，我們與微機保護設備生產(chǎn)廠家的有關技術人員進行了充分研究和交流，對微機型重瓦斯保護進行了重新設計，其原理見圖2，具體方案如下。

圖2 重瓦斯保護優(yōu)化原理圖

(1)將重瓦斯保護光耦開關的動作電壓設計在50%U額與70%U額之間，實際確定為60%U額。

(2)鑒于主變壓器重瓦斯保護的重要性，根據(jù)微機保護反措規(guī)程，增設了一只電磁型繼電器Z。作為重瓦斯保護的出口繼電器，該繼電器線圈與重瓦斯繼電器的常開接點ZWS串聯(lián)，直接裝設于直流控制母線±KM之間，獨立于微機保護系統(tǒng)，不論微機保護系統(tǒng)出現(xiàn)任何問題(如微機保護模塊內(nèi)的電源出現(xiàn)問題，出口小繼電器將因失去24 V電源而無法工作)，該繼電器的作用都不受影響，從而保證了主變重瓦斯保護的動作可靠性。

4 應用范圍

實際上，變電站所有電氣設備的開關量都是經(jīng)微機保護開關量輸入通道采集到光電耦合開關上的，故不可避免地都存在直流一點接地而引發(fā)誤動作、誤顯示、誤發(fā)信號的可能，如輕瓦斯保護、開關位置狀態(tài)的顯示等，只是它們造成的影響和損失相對于重瓦斯保護而言較小。如果采用提高光耦開關動作電壓的方案(可將光耦開關動作電壓提高至60%U額)，這些問題也就能夠得到圓滿的解決。

5 結語

綜上所述，提高光耦開關動作電壓能有效避免開關量采集回路在直流一點接地時誤動作、誤顯示、誤發(fā)信號。經(jīng)現(xiàn)場試驗和實際運行證明，微機型變壓器重瓦斯保護的優(yōu)化方案能有效杜絕保護的拒動和誤動。該優(yōu)化方案在我司城關、城南、瞿河等5個變電站推廣應用后，長期連續(xù)運行情況良好，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。該優(yōu)化方案對變電站的改造、建設具有一定的指導和借鑒意義。