王 偉，王婷婷，張 里

(國網(wǎng)四川省電力公司技能培訓中心，四川 成都 611133)

0 引 言

變壓器的主保護包括差動電流保護和重瓦斯保護，當變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴重故障時，變壓器的主保護能快速跳閘，保護變壓器本體不受損壞，靈敏度較高。而近年來，由電力變壓器重瓦斯保護動作引起的主變壓器跳閘事故頻發(fā)[1-4]。某35 kV變電站在2017年至2020年期間，多次發(fā)生主變壓器跳閘事故，導致全站失電。下面收集了每次主變壓器壓器跳閘事故的相關(guān)資料，分析了事故發(fā)生的主要原因。

1 主變壓器壓器跳閘事故情況經(jīng)過

某35 kV變電站(該站主接線為單母線接線只有1臺主變壓器、5條10 kV出線)主接線如圖1所示，在2017年至2020間總共發(fā)生了5次主變壓器跳閘事件。

圖1 35 kV變電站主接線

1.1 第1次跳閘

2017年某日，10 kV線路1保護動作，1號主變壓器兩側(cè)斷路器跳閘，引起全站失電，導致另4條10 kV線路停電，10 kV出線間隔為兩CT配置?，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)35 kV變電站10 kV線路1保護裝置顯示“電流速斷動作”，1號主變壓器保護后備保護裝置顯示“本側(cè)復合電壓動作”。

對1號主變壓器本體及連接線外觀進行檢查無異常，未發(fā)現(xiàn)近區(qū)短路情況。結(jié)合1號主變壓器動作情況，對主變壓器油樣進行化驗，結(jié)果顯示油樣無異常。對1號主變壓器保護裝置的二次電壓、電流及控制回路進行了絕緣測試，絕緣測量值都在10 MΩ以上，絕緣合格，排除了回路絕緣降低，觸發(fā)保護動作的可能。對主變壓器主保護裝置二次回路進行梳理，并檢查了接線情況，未發(fā)現(xiàn)寄生回路?！皬蛪簞幼餍盘杻H表示復壓元件開放，非出口跳閘命令”，說明線路故障時主變壓器保護未動作，10 kV線路1保護動作與主變壓器動作無任何關(guān)聯(lián)。對主變壓器保護裝置進行保護全檢，斷路器傳動測試，試驗結(jié)果顯示保護裝置動作正常，報文顯示正確。

1.2 第2次跳閘

2019年某日，1號主變壓器兩側(cè)斷路器跳閘導致35 kV全站失電、5條10 kV線路停電?，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)1主變壓器保護裝置無任何保護動作報文。

現(xiàn)場對1號主變壓器本體及連接線外觀進行檢查無異常，未發(fā)現(xiàn)近區(qū)短路情況。主變壓器油樣化驗結(jié)果顯示無異常。對現(xiàn)場主變壓器及10 kV出線間隔的操作回路進行絕緣測試及回路梳理，未發(fā)現(xiàn)寄生回路和異常。但對保護裝置的插件進行拆卸檢查時，發(fā)現(xiàn)1號主變壓器低后備保護測控裝置開關(guān)操作插件上的部分元件有燒灼痕跡。

1.3 第3次跳閘

2020年某日，該變電站10 kV線路2保護裝置電流速斷保護動作斷路器跳閘，同時1號主變壓器兩側(cè)斷路器跳閘，全站10 kV系統(tǒng)失電，而主變壓器主保護和后備保護沒有任何動作報文。

現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，10 kV線路2斷路器因AB相間故障電流速斷保護動作，A相電流二次值大于保護電流速斷整定值，動作行為正確。

對1號主變壓器本體及連接線外觀進行檢查未發(fā)現(xiàn)異常及近區(qū)短路情況。對主變壓器油樣進行化驗，結(jié)果顯示油樣無異常。檢查主變壓器保護裝置中無任何啟動或動作信息，也未發(fā)現(xiàn)其他明顯異常。對1號主變壓器主保護和后備保護裝置進行校驗并檢查二次回路，主變壓器保護裝置能夠正確動作。對主變壓器差動保護調(diào)試時發(fā)現(xiàn)保護能夠正常動作。在主變壓器上也進行了重瓦斯傳動試驗，能夠正確動作。進一步檢查主變壓器保護裝置的插件，發(fā)現(xiàn)主變壓器差動保護裝置電源、開入插件以及高、低壓側(cè)斷路器操作插件的部分元件有燒蝕痕跡。

1.4 第4次跳閘

2020年的第2次跳閘，該35 kV變電站10 kV線路3保護裝置電流速斷保護動作斷路器跳閘，1號主變壓器有載重瓦斯保護動作，兩側(cè)開關(guān)跳閘，全站失電。

現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)該35 kV變電站10 kV線路3保護裝置電流速斷保護動作跳閘，動作電流二次值大于電流速斷保護定值，10 kV線路3保護裝置動作行為正確；1號主變壓器有載重瓦斯動作跳開兩側(cè)斷路器。

對1號主變壓器本體外觀檢查無異常，未發(fā)現(xiàn)噴油現(xiàn)象，壓力釋放閥未動作，有載調(diào)壓分接開關(guān)瓦斯繼電器內(nèi)無積水、受潮現(xiàn)象。有載調(diào)壓開關(guān)油枕油位正常。但發(fā)現(xiàn)有載調(diào)壓開關(guān)油枕油位計有油位上涌痕跡、主變壓器呼吸器硅膠無變色、呼吸器的油杯換氣銜接處較緊固，存在阻礙正常呼吸的現(xiàn)象。

非電量二次回路絕緣測試合格，絕緣測量值在100 MΩ以上，排除了潮濕導致回路導通觸發(fā)保護動作的可能。檢查主變壓器主保護裝置二次回路接線情況，未發(fā)現(xiàn)寄生回路，也未發(fā)現(xiàn)回路異常導通等情況。

手動觸發(fā)有載調(diào)壓瓦斯繼電器探針，有載調(diào)壓重瓦斯動作，斷路器跳閘且保護裝置出現(xiàn)報文，與1號主變壓器動作的報文一致，能夠復現(xiàn)1號主變壓器保護動作現(xiàn)象。

進一步核算故障時電流大?。?0 kV線路3斷路器故障二次電流為67.46 A，CT變比為100/5，一次側(cè)電流為1 349.2 A，折算到主變壓器高壓側(cè)電流為1 349.2×10/35=385.5 A。高壓側(cè)額定電流為66 A，說明流過主變壓器高壓側(cè)的故障電流為1號主變壓器高壓側(cè)額定電流的6倍。

最后對主保護(差動)進行調(diào)試及保護傳動，保護出口正常，能正確跳開兩側(cè)斷路器。

1.5 第5次跳閘

2020年的第3次跳閘，該35 kV變電站10 kV線路4保護裝置電流速斷保護動作斷路器跳閘，同時1號主變壓器兩側(cè)斷路器跳閘，全站10 kV系統(tǒng)失電，主變壓器保護無任何動作報文。

現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)該站10 kV線路4保護裝置因AB相間故障導致電流速斷保護動作跳閘，A相電流超過電流速斷整定值，動作行為正確。

對1號主變壓器本體及連接線外觀進行檢查無異常，未發(fā)現(xiàn)近區(qū)短路情況。油樣檢測無異常。主變壓器保護裝置及二次回路也未發(fā)現(xiàn)異常，但后備保護測控裝置電源插件個別元器件已老化變色。

2 事故原因分析及處置

2.1 電氣量保護動作分析

通過分析發(fā)現(xiàn)第1、3、4、5次主變壓器跳閘都有主變壓器區(qū)外10 kV線路保護動作跳線路斷路器。除了第2次主變壓器跳閘事件有主變壓器保護動作報文，其余幾次均無動作報文，考慮是主變壓器區(qū)外故障導致差動保護動作，而報文顯示延時造成的。但通過模擬試驗發(fā)現(xiàn)主變壓器保護在區(qū)外大電流故障情況下并不動作，在區(qū)內(nèi)故障情況下正確動作且顯示動作報文，無動作報文延時現(xiàn)象，故排除此種可能。

2.2 非電量保護動作分析

考慮到第4次主變壓器跳閘事件是有載重瓦斯動作且有報文，并且通過手動短接有載調(diào)壓重瓦斯繼電器使有載重瓦斯信號開入，變壓器保護既有報文也能實現(xiàn)正常的跳閘，于是對非電量保護的有載重瓦斯保護進行試驗。

非電量保護的工作原理如圖2所示，其中YZZWSS為中間繼電器，TJ為跳閘出口繼電器。當有載調(diào)壓重瓦斯繼電器動作，信號開入接點閉合?；芈窂目刂普娫吹結(jié)ZZWS中間繼電器再到控制負電源接通，YZZWS中間繼電器線圈帶電；對應(yīng)的常開接點YZZWS接點閉合，從而控制正電源到跳閘出口繼電器TJ再到出口壓板最后到控制負電源回路導通；當出口跳閘繼電器TJ線圈帶電，對應(yīng)的跳閘回路接通實現(xiàn)斷路器的跳閘。

圖2 非電量保護工作原理

非電量保護試驗平臺是采用昂立微機保護測試儀和昂立的模擬斷路器來搭建的，如圖3所示。通過繼電保護測試儀的開關(guān)量輸出功能對主變壓器非電量保護進行試驗發(fā)現(xiàn)：在有載重瓦斯開入信號持續(xù)7～28 ms時，有載重瓦斯動作跳模擬斷路器，但無報文顯示；當有載重瓦斯開入信號持續(xù)29 ms或更長時間，有載重瓦斯動作跳模擬斷路器后立即顯示有載重瓦斯動作的報文。

圖3 非電量保護試驗平臺

2.3 處理措施

對主變壓器進行的試驗包括耐壓試驗、絕緣電阻測量、油樣檢驗分析等，最終確定主變壓器內(nèi)部無故障。在主變壓器壓器內(nèi)部無故障的情況下，應(yīng)將重瓦斯保護的整定值設(shè)定在標準值范圍內(nèi)的最上限，防止主變壓器區(qū)外故障產(chǎn)生的穿越性電流導致重瓦斯繼電器誤動作。

3 結(jié) 論

通過模擬試驗及綜合分析，該35 kV變電站主變壓器跳閘事故主要由于區(qū)外線路故障導致主變壓器有較大的穿越性電流流過，引起主變壓器油溫升高造成油流動短時沖擊瓦斯繼電器，從而導致主變壓器跳閘、全站停電。由于油流沖擊瓦斯繼電器的時間較短，導致有載重瓦斯動作卻無報文顯示，因此難以發(fā)現(xiàn)主變壓器非電量保護動作。建議一方面適當提高重瓦斯保護的整定值來防止重瓦斯保護誤動作，另一方面運行時應(yīng)記錄主變壓器壓器區(qū)外故障穿越性電流的沖擊數(shù)量和電流的數(shù)值，為主變壓器壓器的運行檢修提供依據(jù)。