鄭樹湘

（廣東威恒輸變電工程有限公司，廣東 佛山 528000）

0 引言

現(xiàn)階段，我國的電力系統(tǒng)正在高速發(fā)展過程中，其中主要的發(fā)展方向有以下幾個(gè)特點(diǎn)，分別為自動(dòng)化、大電網(wǎng)、大容量以及超高壓等。變壓器在電力系統(tǒng)中是比較重要的設(shè)備，在整個(gè)電網(wǎng)中起到了傳輸?shù)淖饔茫绻诰唧w運(yùn)行時(shí)有故障出現(xiàn)，會對周邊人民群眾的日常生活以及生產(chǎn)產(chǎn)生比較大的影響。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，500 kV變電站主變壓器最為常見的故障是跳閘故障，其出現(xiàn)的原因由多種因素構(gòu)成，具有一定的復(fù)雜性，該文進(jìn)行了簡單的探討，以供參考。

1 500 kV變電站主變壓器分析

眾所周知，500 kV變電站主變壓器具有較高的額定電壓，且具有大容量的特點(diǎn)，如果運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)故障，會給大家的日常生活以及安全帶來一定的影響，更嚴(yán)重的情況會出現(xiàn)安全事故。因此，在對主變壓器進(jìn)行安裝和維護(hù)的過程中一定要保證其安全性，不管是設(shè)備類型的選擇，還是安全技術(shù)的使用，以及相關(guān)的試驗(yàn)工作都要根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行[1]。除此之外，為了使500 kV變電站主變壓器在運(yùn)行過程中具有更好的穩(wěn)定性和安全性，在進(jìn)行具體安裝的過程中可以進(jìn)行雙重保護(hù)，例如使用總差保護(hù)或者聯(lián)動(dòng)保護(hù)，在這種狀況下能夠有效地減少由于斷電給設(shè)備帶來的損害，避免設(shè)備出現(xiàn)故障，使500 kV變電站主變壓器在運(yùn)行過程中能夠最大限度地發(fā)揮自己的作用，使其具有更高的性能。

2 500 kV變電站主變壓器運(yùn)行的要求

2.1 500 kV變電站主變壓器運(yùn)行時(shí)對溫度要求

500 kV變電站主變壓器在使用的過程中其不同的溫度會給使用時(shí)間帶來不同程度的影響，通常，變壓器絕緣溫度在95 ℃狀況下，變壓器能夠使用大約20 a的時(shí)間。而絕緣溫度一直保持在105 ℃的狀況下，會使使用時(shí)間減少，大約只有7年的使用時(shí)間。變壓器絕緣溫度在120 ℃的狀況下，變壓器使用的時(shí)間會縮得更短，大約只有2 a的時(shí)間[2]。所以，在主變壓器運(yùn)行的過程中，需要根據(jù)具體的狀況控制絕緣溫度，使變壓器能夠使用更長的時(shí)間。

2.2 500 kV變電站主變壓器運(yùn)行時(shí)對溫升的要求

500 kV變電站主變壓器在實(shí)際運(yùn)行的過程中，需要了解限定負(fù)荷時(shí)每個(gè)環(huán)節(jié)的升溫狀況，以保證變壓器在運(yùn)行過程中的安全性和穩(wěn)定性，除此之外，還能夠增加變壓器使用的時(shí)間，減少故障發(fā)生的概率，且有效地減少了主變壓器的檢修成本。因此，做好500 kV變電站主變壓器運(yùn)行過程中升溫控制是至關(guān)重要的。

2.3 500 kV變電站主變壓器運(yùn)行時(shí)電源電壓變化的要求

電力系統(tǒng)在具體運(yùn)行過程中，由于負(fù)荷以及運(yùn)行方式的改變會使電力系統(tǒng)中的電壓發(fā)生不同程度的波動(dòng)，如果電壓比變壓器分接頭限定電壓低狀況下，會使電量減少。但是電壓如果比變壓器分接頭限定電壓高，會給變壓器的運(yùn)行帶來不同程度的影響。所以，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，在控制主變壓器電源電壓的過程中需要嚴(yán)格的控制在±5%[3]。以此保證電壓的整體水平，使變壓器在運(yùn)行過程中具有更好的穩(wěn)定性以及安全性。

3 500 kV變電站主變壓器跳閘故障種類及成因

總的來講，在變電站實(shí)際運(yùn)行時(shí)，會采取很多的保護(hù)設(shè)施，但是還是由于各種因素而導(dǎo)致主變壓器不能穩(wěn)定工作，出現(xiàn)許多不同的故障。如果在某個(gè)階段出現(xiàn)了故障，會對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及安全性產(chǎn)生較大的影響，在嚴(yán)重的狀況下還會使整個(gè)電力系統(tǒng)瓦解，對變電站的實(shí)際運(yùn)行有很大的影響。在變電站運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)的故障為主變壓器跳閘故障，下面主要對主變故障有跳閘以及裝置誤動(dòng)主變跳閘進(jìn)行了簡單地探討。

3.1 主變故障導(dǎo)致的跳閘現(xiàn)象

3.1.1 瓦斯保護(hù)

在主變壓器運(yùn)行過程中，瓦斯保護(hù)起到了重要的作用，其主要是對變壓器中由于變壓器故障而分家或者產(chǎn)生的氣體來動(dòng)作進(jìn)行檢測。如果變壓器中存在匝間短路、鐵芯短路以及多相短路的時(shí)候，變壓器內(nèi)部的溫度會升高，從而對變壓器油進(jìn)行分解，在這種狀況下會導(dǎo)致瓦斯保護(hù)的動(dòng)作。如果是鐵芯故障，油面會存在漏油的狀況，如果沒有得到及時(shí)處理，會發(fā)生火災(zāi)。在嚴(yán)重的狀況下會引起爆炸，從而影響到瓦斯保護(hù)動(dòng)作，會對變電站的運(yùn)行產(chǎn)生巨大的威脅。

3.1.2 差動(dòng)保護(hù)

差動(dòng)保護(hù)的作用主要保護(hù)兩端電流互感器的故障，在具體運(yùn)行時(shí)，如果是差動(dòng)電流兩端電流互感之間的矢量差別達(dá)到了設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)，就會啟動(dòng)差動(dòng)保護(hù)，對故障設(shè)備進(jìn)行斷電，切斷電源。一般狀況下差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的出現(xiàn)是由于兩側(cè)電流互感器內(nèi)部的一次設(shè)備出現(xiàn)了故障。在對變壓器進(jìn)行使用時(shí)發(fā)生了變壓器內(nèi)部短路故障、避雷器內(nèi)部出現(xiàn)短路故障以及電流互感器間瓷質(zhì)部分閃絡(luò)或擊穿。

3.2 裝置誤動(dòng)而導(dǎo)致主變跳閘現(xiàn)象

主變壓器中有很多的零件配置，如果其中某個(gè)零件出現(xiàn)故障，就會對主變壓器的具體運(yùn)行產(chǎn)生很大的影響，不能夠在1個(gè)良好的環(huán)境下運(yùn)行，在這種狀況下很容易使主變壓器出現(xiàn)跳閘的故障。例如我們經(jīng)常遇到的情況主要有鐵芯剩磁或者風(fēng)冷裝置出現(xiàn)故障等，都會使主變壓器出現(xiàn)跳閘故障[4]。在主變壓器中風(fēng)冷裝置的主要作用是對相關(guān)需要冷卻的設(shè)備進(jìn)行冷卻，確保系統(tǒng)能夠更加穩(wěn)定地運(yùn)行，一般狀況下風(fēng)冷裝置都有自動(dòng)控制的功能，所以為了使風(fēng)機(jī)和油泵能夠穩(wěn)定正常地運(yùn)行，要做好該系統(tǒng)的檢查工作，并保證相關(guān)人員在檢查的過程中能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，同時(shí)需要對變壓器油溫狀況進(jìn)行有效的檢查。對于裝置誤動(dòng)而導(dǎo)致的主變壓器出現(xiàn)跳閘的故障，其并不會發(fā)出相關(guān)的信號，從而使消除這種故障存在很多的困難，同時(shí)需要在斷電的情況下對主變壓器進(jìn)行恢復(fù)。由于裝置誤動(dòng)作在主變壓器中是很常見的故障，需要做好每個(gè)階段的檢查工作，保障主變壓器穩(wěn)定安全地運(yùn)行。如果其中的某個(gè)零件出現(xiàn)故障都會使主變壓器不能運(yùn)行，嚴(yán)重的狀況下還會帶來更多的問題。

4 一起基于500 kV變電站的主變壓器跳閘故障及處理

4.1 跳閘經(jīng)過

2018年5月6日11時(shí)56分，某500 kV變電站35 kV三號電抗器在進(jìn)行試運(yùn)行后，進(jìn)行一號站變恢復(fù)備用加入運(yùn)行，零號站變停止運(yùn)行的時(shí)候，一號主變出現(xiàn)非電量保護(hù)冷控失電C相動(dòng)作，一號主變?nèi)齻?cè)開關(guān)出現(xiàn)了跳閘的狀況。一號主變保護(hù)屏上的RCS974FG非電量保護(hù)裝置中，冷控失電C相燈是亮的，且非電量延時(shí)跳閘燈也是亮的。液晶板上也顯示了主變冷控失電C相動(dòng)作，后臺機(jī)出現(xiàn)了相應(yīng)的報(bào)告：一號主變出現(xiàn)冷控失電信號動(dòng)作。

4.2 故障前500 kV某變電站的運(yùn)行方式

該變電站共有2臺500 kV主變，500 kV線路有5條，220 kV線路有4條。

變電站用電系統(tǒng)的具體方式為零號站變運(yùn)行、一號站變備用；運(yùn)行的開關(guān)包括2開關(guān)、383I、380開關(guān)，其余的1ZB開關(guān)、381開關(guān)用來作為備用，383Ⅱ開關(guān)用于解備。站用電系統(tǒng)具體的運(yùn)行方式是零號站變用來備用，一號站變運(yùn)行，因?yàn)?018年5月6日進(jìn)行的是35 kV抗三試運(yùn)行，所以要把站用電系統(tǒng)的運(yùn)行方式改為零號站變運(yùn)行，一號邊站用變電器作為備用。

4.31號主變冷控失電延時(shí)跳閘回路原理簡介

該變電站中的電氣原理圖如圖1所示。在主變壓器風(fēng)冷回路兩路交流進(jìn)線電源在同一時(shí)刻失去的狀況下，KM1以及KM2接觸器也在同一時(shí)刻出現(xiàn)失磁的狀況，常閉觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通，在該狀況下動(dòng)6KT以及7KT自動(dòng)啟動(dòng)，其中7KT延時(shí)觸點(diǎn)需要經(jīng)過20 min才能夠?qū)?，此時(shí)串接油溫高閉鎖觸點(diǎn)，然后對非電量保護(hù)冷控失電動(dòng)作進(jìn)行啟動(dòng)，變壓器三側(cè)開關(guān)出現(xiàn)跳閘，并發(fā)出相關(guān)的信號。而6KT延時(shí)觸點(diǎn)需要經(jīng)過60 min才能夠?qū)?，然后直接去對主變壓器非電量保護(hù)冷控失電動(dòng)作進(jìn)行啟動(dòng)，變壓器三側(cè)開關(guān)出現(xiàn)跳閘，并發(fā)出相關(guān)的信號。

4.4 現(xiàn)場檢查情況

4.4.1 設(shè)備檢查

檢查一號主變C相風(fēng)冷回路控制電源、非電量保護(hù)裝置以及二次回路接線，并沒有發(fā)現(xiàn)什么異常的狀況。

4.4.2 試驗(yàn)情況

對一號主變非電量中的保護(hù)“冷控失電”C相跳閘回路進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)，在長延時(shí)回路時(shí)間繼電器整定在60 min的狀況下，現(xiàn)場模擬主變C相風(fēng)冷電源失電，檢查非電量保護(hù)“冷控失電”的動(dòng)作情況。經(jīng)過仔細(xì)地檢查能夠發(fā)現(xiàn)，“冷控失電”C相跳閘回路接線是正確的，但是長延時(shí)時(shí)間繼電器動(dòng)作狀況的穩(wěn)定性比較差，且前面經(jīng)過2次試驗(yàn)都不能正常地進(jìn)行動(dòng)作，在進(jìn)行第3次試驗(yàn)的過程中發(fā)現(xiàn)，該時(shí)間繼電器在20 s時(shí)進(jìn)行了動(dòng)作，然后又將時(shí)間繼電器整定值改為1 min、5 min以及10 min，但是在該狀況下偶爾還是會出現(xiàn)異常的狀況。

4.5 故障原因分析

經(jīng)過相關(guān)分析，可以發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)故障的主要原因有以下2點(diǎn)：1） 在站用變電器進(jìn)行倒閘的時(shí)候，全站交流電源短時(shí)失去，是導(dǎo)致此次故障出現(xiàn)的誘因。2） 主變C相風(fēng)冷控制箱內(nèi)“冷控失電”跳閘回路的長延時(shí)繼電器有隱性缺陷，以至于不具備較好的穩(wěn)定性，從而使該故障出現(xiàn)，其為主要的故障原因。

4.6 暴露問題及整改措施

4.6.1 暴露問題

經(jīng)過一系列地分析和試驗(yàn)可以看出導(dǎo)致該故障的主要是由于變壓器附屬產(chǎn)品存在質(zhì)量方面的問題，同時(shí)還能發(fā)現(xiàn)在對變壓器相關(guān)元器件進(jìn)行檢驗(yàn)以及進(jìn)行二次回路設(shè)計(jì)等方面還存在許多問題，需要進(jìn)行改進(jìn)。

4.6.1.1 變壓器本體保護(hù)元器件設(shè)備質(zhì)量和運(yùn)行環(huán)境問題

該故障中存在質(zhì)量問題的元器件主要是JS3S數(shù)顯時(shí)間繼電器，此元器件是變壓器中的配套產(chǎn)品，在具體運(yùn)行過程中穩(wěn)定性以及抗干擾能力都比較差，因?yàn)樽儔浩魃a(chǎn)廠家在購買相關(guān)元器件的過程中，都不是在同一個(gè)生產(chǎn)廠家購買的，且型號也不一樣，產(chǎn)品的質(zhì)量得不到保證[5]。

圖1 500 kV某變主變冷控失電延時(shí)跳閘原理示意圖

4.6.1.2 設(shè)計(jì)問題

依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙可以看出，主變壓器的控失電的長延時(shí)繼電器延時(shí)觸點(diǎn)沒有任何閉鎖，如果觸點(diǎn)導(dǎo)通會導(dǎo)致主變壓器三側(cè)開關(guān)出現(xiàn)跳閘的狀況。如果主變冷控失電信號回路存在缺陷，在主變冷控失電非電量出口跳閘之后才發(fā)出主變冷控失電信號，這時(shí)相關(guān)人員不能在第一時(shí)間檢測到相關(guān)狀況。

4.6.1.3 設(shè)備檢驗(yàn)、驗(yàn)收問題

在進(jìn)行相關(guān)設(shè)備安裝的過程中作為施工單位沒有根據(jù)實(shí)際狀況，按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行施工，做好檢驗(yàn)和驗(yàn)收的工作。尤其在檢驗(yàn)主變壓器非電量保護(hù)就地風(fēng)冷控制箱中相關(guān)的控制原件的過程中，只是簡單地做了整組傳動(dòng)試驗(yàn)。同時(shí)，在進(jìn)行交接驗(yàn)收的過程中，相關(guān)的工作人員多次對主變非電量保護(hù)及冷控失電延時(shí)跳閘回路進(jìn)行了試驗(yàn)，但是在試驗(yàn)過程中并沒有出現(xiàn)任何狀況，并且沒有具體地對風(fēng)冷控制箱中的元器件的出廠檢驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行檢查。

4.6.2 整改措施

整改措施包括以下4點(diǎn)：1） 在變電站中同一個(gè)批次以及型號的繼電器都需要進(jìn)行更換，所有更換的繼電器都要保證其性能的穩(wěn)定性，經(jīng)過一系列的檢驗(yàn)，保證合格，并提供相應(yīng)的出廠合格報(bào)告以及現(xiàn)場試驗(yàn)報(bào)告。2） 無論是設(shè)計(jì)單位還是施工單位，都需要根據(jù)狀況及時(shí)地完善主變壓器控失電信號回路，在主變壓器冷控失電的狀況下，把相關(guān)的信號及時(shí)報(bào)告給后臺，以便于工作人員對其工作狀況進(jìn)行監(jiān)視。3） 對于變電站中相關(guān)的工作人員需要在變電站運(yùn)行的過程中做好風(fēng)冷系統(tǒng)的檢查和巡視，主要是對主變壓器溫度及監(jiān)控后臺1#、2#風(fēng)冷交流進(jìn)線電源故障信號進(jìn)行監(jiān)視。4） 在后期對變壓器以及相關(guān)設(shè)備進(jìn)行大修或者技改的過程中，需要注意檢驗(yàn)非電量保護(hù)裝置中的二次回路應(yīng)結(jié)合變壓器保護(hù)裝置，除此之外，還需要對相關(guān)繼電器以及冷卻器燈控制元件、信號原件進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)，且在進(jìn)行安裝的過程中也需要根基工程的狀況嚴(yán)格地按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，做好檢驗(yàn)的工作。

5 結(jié)語

總的來說，在現(xiàn)階段，我國的電力工程得到了快速發(fā)展，電網(wǎng)的規(guī)模逐漸擴(kuò)大，電力自動(dòng)化以及高電壓、大容量已經(jīng)成為主要的發(fā)展趨勢。對于500 kV變電站來說，在整個(gè)電力系統(tǒng)和電網(wǎng)中有非常重要的位置，能夠有效地保證電力運(yùn)行的安全性以及穩(wěn)定性。該文主要對一起500 kV變壓器非電量保護(hù)動(dòng)作跳閘進(jìn)行了簡單地探討，在尋找原因的同時(shí)，制定了相關(guān)的改進(jìn)措施，希望能夠?yàn)橥袠I(yè)人員提供參考，使我國的電力事業(yè)得到了更好的發(fā)展。