李 超，王文松，楊代翠，李 成

(雅礱江流域水電開發(fā)有限公司，四川 成都 610051)

0 引 言

某大型水電站(以下簡稱A水電站)高壓廠用變壓器(以下簡稱高廠變)和勵磁變壓器(以下簡稱勵磁變)均為干式變壓器，根據(jù)水電站繼電時設(shè)計規(guī)范，高廠變和勵磁變溫度過高時要求投跳閘。A水電站的高廠變溫度過高保護(hù)動作結(jié)果：跳高廠變低壓側(cè)斷路器，跳發(fā)電機(jī)出口斷路器，跳主變壓器高壓側(cè)500 kV斷路器。勵磁變溫度過高保護(hù)動作結(jié)果：停機(jī)，跳滅磁開關(guān)，跳發(fā)電機(jī)出口斷路器。A水電站的高廠變和勵磁變溫度過高跳閘回路的可靠性，會直接影響該水電站的機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行以及對電網(wǎng)的可靠供電。

A水電站的高廠變和勵磁變溫度過高保護(hù)通過開入到非電量保護(hù)裝置實現(xiàn)跳閘功能，開入的接點(diǎn)來自于溫控箱的邏輯判斷開出，溫控箱的溫度采集通過測溫探頭來實現(xiàn)，如果溫控箱或者測溫探頭出現(xiàn)故障，就可能導(dǎo)致溫度過高保護(hù)誤開出。在實際檢修維護(hù)中，A水電站溫控箱故障和測溫探頭異常的缺陷出現(xiàn)過很多次，雖然沒有動作出口，但已經(jīng)嚴(yán)重威脅和影響了機(jī)組的安全運(yùn)行。為了防止高廠變和勵磁變溫度過高保護(hù)誤開出，需要針對其跳閘回路進(jìn)行優(yōu)化。

1 原跳閘回路問題分析

1.1 原跳閘回路

圖1為A水電站高廠變和勵磁變的溫度過高跳閘開入原理圖，溫度過高接點(diǎn)和溫度高接點(diǎn)串接后開入到非電量保護(hù)裝置，只有溫度高和溫度過高同時滿足，非電量保護(hù)裝置才能收到開入令，然后開出接點(diǎn)動作于斷路器跳閘[1]。

圖1 高廠變、勵磁變溫度過高跳閘原理

溫度高接點(diǎn)和溫度過高接點(diǎn)由溫控箱開出，高廠變和勵磁變溫控箱接入一組(兩個)測溫探頭，兩個測溫通道，探頭分別插入兩個繞組筒內(nèi)。當(dāng)任何一個通道溫度達(dá)到130 ℃高報警值時，溫控箱溫度高接點(diǎn)閉合，當(dāng)溫度繼續(xù)升高到150 ℃過高時，溫度過高接點(diǎn)閉合。A水電站高廠變和勵磁變每相均有4個測溫探頭，兩個送給溫控箱使用；另兩個送給監(jiān)控使用，用于上位機(jī)監(jiān)視變壓器溫度，一個主用，一個備用。

1.2 問題分析

圖2為高廠變、勵磁變溫度過高跳閘原理解析圖。

如圖2所示，參與原跳閘回路控制的自動元件都為單一配置，會存在以下問題：

圖2 高廠變、勵磁變溫度過高跳閘原理解析

1)溫控箱有兩個測溫通道，每一個測溫通道都對應(yīng)一個測溫探頭，這兩個測溫探頭彼此獨(dú)立，沒有對比互鎖，任何一個測量溫度達(dá)到高和過高定值，溫控箱都會開出閉合相應(yīng)的接點(diǎn)。若測溫探頭出現(xiàn)異常，阻值逐漸增大，溫控箱測量溫度逐漸達(dá)到過高定值，會導(dǎo)致溫控箱邏輯誤判，節(jié)點(diǎn)閉合誤開出。

2)溫度高和過高輸出接點(diǎn)都由溫控箱開出，溫控箱控制板件出現(xiàn)故障，如接點(diǎn)粘連，也會導(dǎo)致保護(hù)誤開出。

1.3 案例分析

在2019年6月，A水電站2號機(jī)組在并網(wǎng)運(yùn)行時出現(xiàn)過一次異常報警，報警現(xiàn)象如下：

上位機(jī)：2號機(jī)組主變壓器C套非電量保護(hù)裝置報警、2號機(jī)組主變壓器C套勵磁繞組溫度高報警。

現(xiàn)地：2號機(jī)組主變壓器保護(hù)C柜勵磁溫度高報警，勵磁變A相溫控箱a通道溫度顯示100.5 ℃，b通道顯示135 ℃，有上升趨勢；B相和C相溫控箱兩個通道顯示均為100 ℃左右。

處理經(jīng)過：檢修人員用紅外測溫儀測量2號勵磁變溫度，A、B、C三相溫度平衡，一次設(shè)備無異常溫度高現(xiàn)象，判斷為A相溫控箱b通道測溫回路存在異常。為了防止勵磁變溫度過高誤開出，運(yùn)行人員申請退出了非電量保護(hù)柜上勵磁溫度過高啟動跳閘功能壓板。2號機(jī)組停機(jī)后，對勵磁變A相溫控箱b通道的測溫探頭進(jìn)行校驗，檢驗不合格，測溫探頭故障；重新更換了b通道的測溫探頭，試投運(yùn)觀察，b測溫通道顯示正常。

從案例可以看出，A水電站的高廠變和勵磁變溫度過高跳閘回路可靠性不高，不能有效閉鎖單一測量元件造成的故障問題，如果處理不及時或未正確處理，可能出現(xiàn)機(jī)組非計劃停運(yùn)的嚴(yán)重事故。

2 回路優(yōu)化方案

針對高廠變和勵磁變溫度過高跳閘回路存在的問題，提出了兩個優(yōu)化方案。

方案1：優(yōu)化后高廠變、勵磁變溫度過程跳閘原理如圖3所示。在高廠變和勵磁變的跳閘開入回路中增加機(jī)組測溫現(xiàn)地控制單元的溫度過高信號閉鎖接點(diǎn)，即溫控箱保護(hù)測溫和監(jiān)控測溫同時滿足溫度過高條件時，才會跳閘出口。

圖3 優(yōu)化后高廠變、勵磁變溫度過高跳閘原理

方案2：聯(lián)系廠家升級改造溫控箱，新溫控箱使用雙通道4個測溫探頭，即每個通道有兩個測溫探頭[2]，同時優(yōu)化溫控箱控制邏輯。優(yōu)化邏輯要求如下：

溫控箱雙通道4個采集溫度分別為a1、a2和b1、b2。

1)當(dāng)a1和a2(或b1和b2)溫度偏差大于定值(定值可調(diào))時，則報“裝置故障報警”，閉鎖通道的溫度高報警、溫度過高跳閘。

2)a1和a2(或b1和b2)的溫度偏差小于定值時：a1和a2(或b1和b2)測量溫度同時到達(dá)溫度高報警定值時，溫度高報警接點(diǎn)開出；a1和a2(或b1和b2)測量溫度同時到達(dá)溫度過高跳閘定值時，溫度過高跳閘接點(diǎn)開出。

3 方案選擇

兩個方案都能提高高廠變和勵磁變溫度過高跳閘回路的可靠性，將從經(jīng)濟(jì)性、施工難度、作業(yè)風(fēng)險、可靠性4個方面進(jìn)行量化對比，對比結(jié)果詳見表1。

表1 方案量化對比

從表1對比結(jié)果，可以得出兩個方案的優(yōu)缺點(diǎn)。

方案1優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)化改造成本低，充分利用現(xiàn)場布置的測溫探頭，不用新增加，將保護(hù)用和監(jiān)控用的測溫探頭作為對比，實現(xiàn)溫度過高跳閘回路的相互閉鎖，邏輯判斷和接點(diǎn)輸出的元件包含溫控箱和可編程邏輯控制模塊(PLC)，跳閘回路更加先進(jìn)可靠。缺點(diǎn)：現(xiàn)場施工較復(fù)雜，作業(yè)風(fēng)險較高，需要登高作業(yè)新敷設(shè)一條電纜，在測溫屏中增加中間繼電器；另外，還需要修改監(jiān)控程序和數(shù)據(jù)庫，需協(xié)調(diào)保護(hù)班和監(jiān)控班兩個班組共同完成。

方案2優(yōu)點(diǎn)：回路改動少，風(fēng)險小，聯(lián)系廠家升級溫控箱，只需更換溫控箱和增加2個測溫探頭，現(xiàn)場施工方便。缺點(diǎn)：需要更換所有高廠變和勵磁變溫控箱，改造成本較高，因為變壓器每相增加了兩個測溫探頭，溫控箱需要巡回顯示4個溫度值，運(yùn)行巡檢、檢修維護(hù)工作量和難度增加；另外，跳閘回路的溫度高和過高接點(diǎn)由單一的溫控箱輸出，溫控箱故障，比如接點(diǎn)粘連等異常問題，仍可能導(dǎo)致溫度過高保護(hù)誤開出。

A水電站是國調(diào)直屬管轄電站，設(shè)備的安全可靠運(yùn)行必須優(yōu)先考慮。優(yōu)化后的溫度過高跳閘回路更加安全可靠，該方案的實施可以結(jié)合機(jī)組檢修開展，設(shè)備停電時間充足，可以有效保證回路優(yōu)化作業(yè)的質(zhì)量和安全。綜上考慮，A水電站選擇方案2。

4 結(jié) 語

在2019—2020年度檢修期，A水電站完成了所有高廠變和勵磁變跳閘回路的優(yōu)化工作，試驗結(jié)果正確，投運(yùn)正常。2020年6月，2號機(jī)組勵磁變A相a通道保護(hù)用測溫探頭出現(xiàn)故障，溫度持續(xù)上升到150 ℃，溫控箱跳閘燈點(diǎn)亮，由于監(jiān)控測溫探頭正常，正確閉鎖了勵磁變溫度過高跳閘出口，保障了2號機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

A水電站高廠變和勵磁變溫度過高跳閘回路的優(yōu)化，能夠有效提高設(shè)備的安全可靠水平，其優(yōu)化原理簡單可靠，不用升級設(shè)備和新增自動化監(jiān)視元件，容易實現(xiàn)。A水電站高廠變和勵磁變溫度過高跳閘回路的優(yōu)化方案可為其他水電站解決類似問題提供參考思路和經(jīng)驗。