劉子釗，羅彩儀，林展洪

（廣州粵能電力科技開發(fā)有限公司，廣東廣州　510080）

一起220kV變電站主變重瓦斯動作跳閘事件分析

劉子釗，羅彩儀，林展洪

（廣州粵能電力科技開發(fā)有限公司，廣東廣州510080）

廣東某地區(qū)220kV變電站#1主變本體重瓦斯保護(hù)動作，經(jīng)檢查分析，該事故原因?yàn)橛捅每刂苹芈窌r(shí)間繼電器損壞，兩臺油泵同時(shí)啟動，導(dǎo)致重瓦斯動作、主變跳閘。更換油泵控制回路時(shí)間繼電器并進(jìn)行啟動試驗(yàn)，任一臺油泵啟動、兩臺油泵輪流啟動、兩臺油泵同時(shí)啟動情況下，#1主變本體重瓦斯均不動作，驗(yàn)證了改造措施有效性，保障了主變安全穩(wěn)定運(yùn)行。

變壓器；重瓦斯動作；時(shí)間繼電器；跳閘；油泵控制回路

1　　事件概述

2015年5月11日，廣東某地區(qū)220kV#1變電站#1主變本體重瓦斯保護(hù)動作，跳閘時(shí)電網(wǎng)運(yùn)行正常，區(qū)外無短路情況發(fā)生。

經(jīng)檢查，#1主變外觀無異常、無漏油、瓦斯繼電器無氣體，保護(hù)裝置重瓦斯動作燈亮、輕瓦斯報(bào)警燈不亮。

將主變轉(zhuǎn)檢修，繼保自動化、變檢、高壓試驗(yàn)、油化驗(yàn)人員進(jìn)行相關(guān)一次側(cè)、二次側(cè)檢查、試驗(yàn)，確認(rèn)主變本體及保護(hù)均未見異常,主變差動保護(hù)、后備保護(hù)均未動作。

由于該地區(qū)天氣轉(zhuǎn)差，即將有雷電大雨。為保障可靠供電，在確定主變內(nèi)部無故障且充分評估了投入重瓦斯保護(hù)可能會再次跳閘的風(fēng)險(xiǎn)為可接受風(fēng)險(xiǎn)情況下，也期望能驗(yàn)證瓦斯繼電器可能存在的問題，#1主變重新送電正常，恢復(fù)正常運(yùn)行方式，并保持重瓦斯投跳閘。

2015年5月12日，該變電站#1主變本體重瓦斯保護(hù)再次動作，再次發(fā)生類似的跳閘事件。

2　　事件前運(yùn)行工況

（1）220kV 1M、2M 母線并列運(yùn)行，110kV 1M、2M、5M母線并列運(yùn)行，10kV I段、II段母線分列運(yùn)行。

（2）#1主變2201開關(guān)掛220kV 1M運(yùn)行，1101開關(guān)掛110kV 1M運(yùn)行，帶10kV I段負(fù)荷。#2主變2202開關(guān)掛220kV 2M運(yùn)行，1102開關(guān)掛110kV 2M運(yùn)行，帶10kV II段負(fù)荷。

（3）#1主變跳閘后，10kV備自投動作，10kV分段開關(guān)5012合閘，#2主變帶全站110 kV負(fù)荷及10kV I段、II段負(fù)荷。

3事件后檢查及試驗(yàn)情況

3.1 2015年5月11日檢查情況

將該主變轉(zhuǎn)檢修，經(jīng)中山局繼保自動化、變檢、高壓試驗(yàn)、油化驗(yàn)人員進(jìn)行相關(guān)一、二次檢查，試驗(yàn)，結(jié)果如下：

（1）主變本體高壓試驗(yàn)、油試驗(yàn)合格，主變本體正常。

（2）檢查瓦斯繼電器內(nèi)二次接線盒無積水、無銹蝕，非電量保護(hù)二次電纜絕緣正常，現(xiàn)場檢查瓦斯回路無寄生回路。

（3）檢查主變保護(hù)裝置無異常，對保護(hù)插件拔出檢查無異常，相關(guān)繼電器、接點(diǎn)及回路正常。

（4）檢查錄波裝置無故障電流信息，跳閘前主變負(fù)荷電流正常，無短路電流或外部故障沖擊電流。

（5）主變本體絕緣、油色譜分析試驗(yàn)正常，確認(rèn)主變本體無故障；經(jīng)保護(hù)動作過程分析、瓦斯繼電器外觀檢查、回路絕緣檢查、保護(hù)裝置初步檢測，未見明顯異常。

以上檢查確定主變內(nèi)部無故障，電氣保護(hù)及二次回路未發(fā)現(xiàn)異常，瓦斯繼電器未發(fā)現(xiàn)異常，屬于重瓦斯因某種原因發(fā)生的誤動作。綜合判斷變壓器具備投運(yùn)條件。

3.2 2015年5月12日檢查試驗(yàn)情況

5月12日10時(shí)40分53秒再次發(fā)生跳閘后，相關(guān)人員趕赴現(xiàn)場檢查處理。

初步檢查#1主變外觀無異常、無漏油、瓦斯繼電器無氣體，保護(hù)裝置重瓦斯動作燈亮、輕瓦斯報(bào)警燈不亮。

初步檢查一、二次設(shè)備未見異常。主變本體重瓦斯動作時(shí)，主變輕瓦斯未發(fā)信，壓力釋放閥未動作，壓力釋放未發(fā)信，主變差動保護(hù)、后備保護(hù)均未動作。

11時(shí)56分將#1主變轉(zhuǎn)檢修，繼保自動化、變檢、高壓試驗(yàn)、油化驗(yàn)人員進(jìn)行相關(guān)一、二次檢查，試驗(yàn)，情況如下：

（1）#1主變本體高壓試驗(yàn)、油試驗(yàn)合格，主變本體正常。

（2）檢查瓦斯繼電器內(nèi)無氣體，檢查主變本體呼吸器呼吸正常。無異常。

（3）檢查瓦斯繼電器內(nèi)二次接線盒無積水、無銹蝕（見圖1），非電量保護(hù)二次電纜絕緣正常，現(xiàn)場檢查瓦斯回路（圖2）無寄生回路。無異常。

圖1二次接線盒無積水銹蝕

圖2瓦斯保護(hù)示意圖

（4）保護(hù)動作時(shí)保護(hù)裝置本體重瓦斯動作燈亮、輕瓦斯報(bào)警燈不亮。檢查#1主變保護(hù)裝置無異常，對保護(hù)插件拔出檢查無異常，相關(guān)繼電器、接點(diǎn)及回路正常。保護(hù)正常。

（5）檢查錄波裝置無故障電流信息，跳閘前#1主變負(fù)荷電流正常，無短路電流或外部故障沖擊電流。無異常。

（6）檢查后臺信息，發(fā)現(xiàn)本體重瓦斯保護(hù)動作4秒前，主變保護(hù)發(fā)啟動風(fēng)冷I段信號（風(fēng)冷啟動定值為一次值320A，對應(yīng)負(fù)荷為122MW，保護(hù)此時(shí)啟動正確）。

現(xiàn)場試驗(yàn)，短接端子模擬發(fā)啟動風(fēng)冷I段信號，主變兩臺油泵同時(shí)啟動，瓦斯動作。

（7）檢查現(xiàn)場回路，一臺油泵啟動回路增加了延時(shí)繼電器KT16（見圖3），滿足兩臺油泵不同時(shí)啟動的反措要求。更換一個(gè)延時(shí)繼電器再試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)油泵可延時(shí)分別啟動，此時(shí)本體重瓦斯不動作。對換下的時(shí)間繼電器進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)其整定時(shí)間為10秒時(shí)，但實(shí)際延時(shí)只有20毫秒，該時(shí)間繼電器損壞?，F(xiàn)場根據(jù)此情況進(jìn)行了兩臺油泵同時(shí)啟動、任意一臺油泵單獨(dú)啟動、兩臺油泵延時(shí)依次啟動試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)只有兩臺油泵同時(shí)啟動重瓦斯才會動作。

圖3損壞的延時(shí)繼電器

（8）原瓦斯繼電器流速出廠規(guī)定值為1.5米/秒± 15%，出廠校驗(yàn)合格；當(dāng)日再次進(jìn)行校驗(yàn)，瓦斯繼電器流速的實(shí)際值為1.303米/秒（為出廠值的86.9%），數(shù)據(jù)合格但數(shù)值臨近下限值。

4該220kV變電站#1主變運(yùn)行維護(hù)及預(yù)試定檢情況

該變電站#1主變上一次預(yù)防性試驗(yàn)及二次保護(hù)定檢時(shí)間是在2013年5月同時(shí)停電實(shí)施的。預(yù)防性試驗(yàn)中，主變各項(xiàng)電氣及油化驗(yàn)數(shù)據(jù)均未發(fā)現(xiàn)異常，二次定檢時(shí)保護(hù)各項(xiàng)功能及相關(guān)二次回路（包括油泵啟動回路）檢驗(yàn)合格，未見異常，主變?nèi)粘Ｑ惨暰S護(hù)中也未發(fā)現(xiàn)異常。

5　　原因分析

5.1 時(shí)間繼電器性能測試及解體分析

對損壞的時(shí)間繼電器KT16，采用ONLLY系列微機(jī)型繼電保護(hù)測試系統(tǒng)對其進(jìn)行延時(shí)動作時(shí)間測試，測試結(jié)果顯示：整定10s延時(shí)動作時(shí)，實(shí)際延時(shí)時(shí)間只有20ms。

打開時(shí)間繼電器外殼，檢查繼電器內(nèi)部電路板發(fā)現(xiàn)，電路板及元器件無明顯燒熔、短路等異常情況，正面及背面均無損壞痕跡 （背面黑點(diǎn)為焊接時(shí)用的松香）。此外，取同型號運(yùn)行正常繼電器解體進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)外觀無明顯差別。由于無法獲取該延時(shí)繼電器內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖紙，無法對繼電器內(nèi)部單個(gè)電子元器件性能進(jìn)行測量。

目前，現(xiàn)場常用的時(shí)間繼電器主要有氣囊式和電子式（損壞的繼電器為電子式）兩種類型。氣囊式繼電器是利用電磁鐵啟動后氣囊中的氣體經(jīng)由小孔放氣來延時(shí)執(zhí)行指令。電子式繼電器是由電子電路來延時(shí)執(zhí)行指令。時(shí)間繼電器在戶外運(yùn)行，由于受現(xiàn)場的溫度、濕度以及粉塵等因素影響，其內(nèi)部元器件會加速老化，導(dǎo)致計(jì)時(shí)功能失效。

當(dāng)前，相關(guān)運(yùn)行規(guī)程中沒有對時(shí)間繼電器的使用年限進(jìn)行規(guī)定。參考國家能源局《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》18.10.10中要求“微機(jī)保護(hù)裝置的開關(guān)電源模件在運(yùn)行6年后予以更換”來看，與電源模件采用相似元器件的時(shí)間繼電器在運(yùn)行6年后，綜合考慮電氣壽命和機(jī)械壽命，其失效的概率都將大幅提升。此次損壞的繼電器從2004年投運(yùn)至今，已有11年，因此結(jié)合繼電器內(nèi)部檢查情況來看，時(shí)間繼電器損壞是由于長期戶外運(yùn)行，電子元器件老化導(dǎo)致。5.2故障原因分析

根據(jù)時(shí)間繼電器延時(shí)動作時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果可以判定，油泵控制回路時(shí)間繼電器損壞，導(dǎo)致兩臺油泵同時(shí)啟動是重瓦斯動作主變跳閘的直接原因。

從時(shí)間繼電器解體情況來看，長時(shí)間戶外運(yùn)行導(dǎo)致電子元器件老化損壞是時(shí)間繼電器失效的根本原因。

6　　暴露的問題

（1）對照南網(wǎng)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》及《電力設(shè)備檢修規(guī)程》，規(guī)程中明確規(guī)定需對冷卻裝置、油泵本體及回路進(jìn)行檢查和試驗(yàn)，但僅明確要求對控制回路信號進(jìn)行檢查及絕緣電阻測試，未對冷卻裝置及油泵控制回路時(shí)間繼電器特性試驗(yàn)作明確要求，時(shí)間繼電器的缺陷不容易及時(shí)發(fā)現(xiàn)，相關(guān)作業(yè)指導(dǎo)書也無時(shí)間繼電器檢驗(yàn)的要求。

（2）時(shí)間繼電器通常運(yùn)行6年后，發(fā)生故障的概率大幅提升，目前沒有相關(guān)運(yùn)行規(guī)程要求對達(dá)到使用年限后的時(shí)間繼電器進(jìn)行更換，時(shí)間繼電器老化失效風(fēng)險(xiǎn)增加。

（3）主變油泵控制延時(shí)回路不夠完善，只有#1油泵啟動回路有時(shí)間繼電器，#2油泵啟動回路無延時(shí)，時(shí)間繼電器單一故障造成兩臺油泵同時(shí)啟動。

7　　防范措施

（1）開展冷卻裝置控制回路專項(xiàng)檢查。

建議開展一次主變油泵等冷卻裝置控制回路專項(xiàng)檢查，特別是對延時(shí)繼電器的檢驗(yàn)，確保油泵不同時(shí)啟動。

（2）完善主變油泵等冷卻回路檢查試驗(yàn)作業(yè)指導(dǎo)書。

對主變保護(hù)測控定檢作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行完善，在主變本體信號回路檢查中，增加“油泵動作時(shí)間”檢查作業(yè)內(nèi)容，要求“檢查各臺油泵正確動作，動作時(shí)間正確，實(shí)際動作時(shí)間與整定值一致”，確保油泵延時(shí)控制回路動作正確。

（3）建議定期更換時(shí)間繼電器。

建議對運(yùn)行6年以上時(shí)間繼電器，結(jié)合檢修計(jì)劃，予以更換，降低電子元器件老化導(dǎo)致時(shí)間繼電器失效的故障風(fēng)險(xiǎn)。

（4）完善油泵控制延時(shí)回路。

完善主變油泵控制延時(shí)回路，在第二臺油泵控制回路也增加時(shí)間繼電器，并設(shè)定不同延時(shí)值。按照國家能源局《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》12.6.8要求“強(qiáng)油循環(huán)結(jié)構(gòu)的潛油泵啟動應(yīng)逐臺啟用，延時(shí)間隔在30s以上”，設(shè)定第二臺油泵延時(shí)40s（10+30=40s）。任一個(gè)時(shí)間繼電器故障時(shí)，油泵不會同時(shí)啟動。

［1］黃幼茹.防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求 ［J］.電力安全技術(shù)，2014，16（1）：69-70.

［2］DL/T 596-1996，電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程［S］.

劉子釗（1983-），男，助理工程師，本科，從事高電壓技術(shù)測試及電力設(shè)備故障診斷工作；羅彩儀（1985-），男，助理工程師，本科，從事高電壓技術(shù)測試及電力設(shè)備故障診斷工作；林展洪（1987-），男，助理工程師，本科，從事高電壓技術(shù)測試及電力設(shè)備故障診斷工作。