淺析變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作原因及處理方法

白小芳

(北方銅業(yè)熱電廠生產(chǎn)部， 山西 垣曲 043700)

淺析變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作原因及處理方法

白小芳

(北方銅業(yè)熱電廠生產(chǎn)部， 山西 垣曲 043700)

該文從變壓器差動(dòng)保護(hù)多次動(dòng)作著手，結(jié)合差動(dòng)保護(hù)原理和保護(hù)范圍，分析其動(dòng)作的正確與否，以及引起差動(dòng)動(dòng)作的原因并提出相應(yīng)的防范措施。從而做到保證變壓器穩(wěn)定運(yùn)行，提高變電站供電的可靠性。

差動(dòng)保護(hù)； 支柱瓷瓶； 穿墻套管； 防范措施

0 概述

北方銅業(yè)熱電廠是中條山集團(tuán)公司自備電廠，兩臺(tái)2×12 MW發(fā)電機(jī)組(供暖期間機(jī)組由于同時(shí)供汽和供熱，供電量只能達(dá)到7～10 MW)，由于小機(jī)組的煤耗過高、再加之環(huán)保各項(xiàng)指標(biāo)的提高、促使發(fā)電成本的增加。為減少虧損，熱電廠采取的措施為單機(jī)組運(yùn)行或只供熱運(yùn)行。對(duì)十七回直配出線總負(fù)荷達(dá)32 MW～43 MW的供電量基本上采取以網(wǎng)購為主。這樣的運(yùn)行方式兩臺(tái)25 MVA的變壓器正常運(yùn)行顯得尤為重要。但近幾年來北方銅業(yè)熱電廠兩臺(tái)主變?cè)诶子昙竟?jié)頻繁跳閘，不但嚴(yán)重影響了用戶的用供電質(zhì)量，甚至出現(xiàn)了一次燒毀變壓器的嚴(yán)重事故。查找出真正的故障原因并消除可提高供電質(zhì)量和可靠性，而且能夠避免再次出現(xiàn)燒毀設(shè)備現(xiàn)象。

1 變壓器差動(dòng)保護(hù)原理及動(dòng)作原因

變壓器差動(dòng)保護(hù)是用來保護(hù)繞組內(nèi)部及其引出線上發(fā)生的各種相間短路故障或變壓器單相匝間短路故障。在繞組變壓器的各側(cè)裝設(shè)電流互感器，兩側(cè)電流互感器的同極性端都朝向母線側(cè)，將同極性端子相連，并在兩接線之間并聯(lián)接入電流繼電器。在繼電器線圈中流過的電流是兩側(cè)電流互感器的二次電流之差，由于變壓器接線方式的原因，正常運(yùn)行及外部故障時(shí)，差動(dòng)回路中仍有不平衡電流流過。北方銅業(yè)熱電廠采用的差動(dòng)保護(hù)裝置為四方利水HST31A型，該裝置通過軟件和設(shè)置平衡系數(shù)來校正各側(cè)CT二次電流由于相位不同而產(chǎn)生的差流，以達(dá)到Ik=0，繼電器不動(dòng)作。當(dāng)發(fā)生內(nèi)部故障或各側(cè)電流互感器之間的設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，兩側(cè)電源(6 kV側(cè)和110 kV側(cè))流入變壓器或故障點(diǎn)電流為兩個(gè)電流之和。達(dá)到動(dòng)作值，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，變壓器跳閘退出運(yùn)行。

變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘原因有以下幾點(diǎn)：(1)主變壓器內(nèi)部故障；(2)套管引出線發(fā)生短路故障，包括構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)電流互感器之間的所有電氣設(shè)備(如套管、支持瓷瓶)以及連接導(dǎo)線；(3)電流互感器短路或開路；

2 北方銅業(yè)熱電廠主變壓器運(yùn)行概況

2.1 主變壓器運(yùn)行方式及事故統(tǒng)計(jì)情況

北方銅業(yè)熱電廠采用兩臺(tái)型號(hào)為SSZ10- 25000/110，Y0/Y0/Δ三卷變壓器(6 kV、35 kV、110 kV)。其中6 kV系統(tǒng)共有17回直配線路，4回高壓廠用電，2回發(fā)電機(jī)進(jìn)線；35 kV系統(tǒng)兩回出線；110 kV系統(tǒng)為一回與系統(tǒng)并網(wǎng)線路，兩回變壓器高壓電源。由于35 kV側(cè)負(fù)荷較小，平時(shí)只將2#主變壓器35 kV側(cè)投入運(yùn)行狀態(tài)。

自2011年11月29日主變安裝到位投入運(yùn)行后，僅三年時(shí)間2#主變差動(dòng)保護(hù)就動(dòng)作四次。統(tǒng)計(jì)情況如下表所示：

2.2 事故原因分析

2012年7月21日與7月31日的兩起事故原因均為比例差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，對(duì)變壓器進(jìn)行檢查，搖測(cè)絕緣時(shí)發(fā)現(xiàn)6 kV側(cè)絕緣降低至0 MΩ，解開變壓器低壓側(cè)套管接線，變壓器絕緣正常，逐級(jí)檢查屬于差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)的其它電氣設(shè)備時(shí)發(fā)現(xiàn)是由于與其連接的低壓母線橋上的支柱瓷瓶絕緣降低引起。遂后對(duì)其仔細(xì)檢查，更換9個(gè)瓷瓶后并進(jìn)行各項(xiàng)試驗(yàn)如絕緣和耐壓等試驗(yàn)后，送電投入運(yùn)行。當(dāng)天由于天氣因素，直流耐壓并未按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，錯(cuò)誤地認(rèn)為泄漏試驗(yàn)升壓至20 kV，高于運(yùn)行電壓6 kV(標(biāo)準(zhǔn)為32 kV)試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格便可運(yùn)行，導(dǎo)致有細(xì)小缺陷的部分瓷瓶未能及時(shí)查出。10天后差動(dòng)保護(hù)再次動(dòng)作。并引起1#主變低周減載動(dòng)作、母聯(lián)速斷等保護(hù)動(dòng)作。查原因仍為6 kV母線橋上A、B相的支柱瓷瓶絕緣降低，兩相接地短路引起的故障跳閘事故。支柱瓷瓶為何履次損壞，查因其原因?yàn)榘惭b母線橋時(shí)由于工作人員的碰撞損壞了部分瓷瓶，而且6 kV側(cè)母線橋?yàn)閼敉庋b置，運(yùn)行環(huán)境也較差經(jīng)過烈日曝曬，又突降大雨，使得瓷瓶產(chǎn)生龜裂，絕緣性能降低，從而造成兩次跳閘事故。將原先使用的33個(gè)6 kV戶內(nèi)瓷瓶全部更換10 kV戶外耐污型支柱瓷瓶。運(yùn)行兩年來未再出現(xiàn)過因支柱瓷瓶絕緣降低引起的變壓器跳閘事故。

表1 主變2012年至2014年差動(dòng)保護(hù)統(tǒng)計(jì)表

2013年8月11日差動(dòng)速斷保護(hù)動(dòng)作(IA=29 A)，逐級(jí)排查屬差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)的設(shè)備，發(fā)現(xiàn)進(jìn)35 kV配電室處的穿墻套管A相有燒傷痕跡，遙測(cè)對(duì)地絕緣降至20 MΩ。套管外表無龜裂，處理燒傷并進(jìn)行耐壓實(shí)驗(yàn)，合格后投入運(yùn)行。

2014年9月11日主變差動(dòng)和輕瓦斯保護(hù)運(yùn)作，同時(shí)35 kV線路速斷保護(hù)動(dòng)作，動(dòng)作一次值Ia為3946 A、Ib為4158 A。事故發(fā)生后，對(duì)2#主變進(jìn)行絕緣、直阻試驗(yàn)合格后進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，35 kV側(cè)打至40 kV時(shí)泄漏電流增大且電源跳閘，懷疑變壓器繞組燒壞。吊芯檢查，35 kV側(cè)A、B相繞組以及6 kV側(cè)B相繞組都有燒融現(xiàn)象。繼續(xù)查找引起變壓器燒壞原因，由于變壓器35 kV側(cè)線圈損壞較大，且事故同時(shí)35 kV線路速斷動(dòng)作，對(duì)35 kV系統(tǒng)進(jìn)行了全面檢查，發(fā)現(xiàn)306線路由配電室引出戶外部分的穿墻套管金具處A、B相有明顯弧光短路現(xiàn)象。此次發(fā)生短路地點(diǎn)距離變壓器太近，4158 A的短路電流為變壓器35 kV側(cè)繞組額定電流的23倍，從而使中壓繞組無法承受出現(xiàn)了燒融現(xiàn)象。同時(shí)運(yùn)行人員反應(yīng)每到雷雨季節(jié)，35 kV配電室多次發(fā)生弧光現(xiàn)象。為什么會(huì)造成此類事故，懷疑是相間距離不夠引起，通過實(shí)測(cè)相間距離600 mm、對(duì)地距離600 mm，均大于室外配電裝置最小安全凈距要求400 mm。最后發(fā)現(xiàn)35 kV系統(tǒng)五回出線的穿墻套管均為戶內(nèi)式套管。加之運(yùn)行環(huán)境較差空氣中大量煤煙、灰塵等雜質(zhì)長期積累在絕緣子上，且清掃也不到位，其表面污穢影響了絕緣能力，遇有連陰雨，便產(chǎn)生閃絡(luò)放電，對(duì)地絕緣降低，從而引起兩相接地短路。查看其它35 kV線路其它幾回線路穿墻套管對(duì)地部分或與金具連接部分不同程度出現(xiàn)了燒傷痕跡?？梢?，35 kV使用的套管為戶內(nèi)套管，爬電距離小，抗污閃性能較差是造成此次事故的主要原因。

3 采取的防范措施

(1)6 kV母線橋全部更換為戶外支柱絕緣子，最好是安裝成密閉室母線更好，以防止因絕緣降低而引起接地現(xiàn)象造成變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。

(2)35 kV所有出線全部選用密封、大爬距、耐壓高的戶外穿墻套管。從而減少絕緣子閃絡(luò)機(jī)會(huì)。不易使絕緣子表面潮濕，從而不易使絕緣降低而造成閃絡(luò)事故。

(3)加強(qiáng)管理，重視由于絕緣子臟污而引起的閃絡(luò)放電現(xiàn)象，定期維護(hù)清掃絕緣子、套管的等工作。

4 結(jié)語

北方銅業(yè)熱電廠的變壓器四次差動(dòng)保護(hù)都與支柱瓷瓶、絕緣套管的選用不當(dāng)，且由于無停電機(jī)會(huì)維護(hù)不及時(shí)造成變壓器一次又一次的跳閘，產(chǎn)生的積累效應(yīng)直至變壓器損壞。因此為保證變壓器的正常運(yùn)行，應(yīng)重視其外圍電氣設(shè)備特別是支柱瓷瓶、絕緣套管的清掃、維護(hù)工作。防止因外部短路事件而損壞變壓器。

[1] 陳家斌.電氣設(shè)備運(yùn)行維護(hù)及故障處理[M].北京：中國水利水電出版社，2003.

[2] 陳化鋼.電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)方法及診斷技術(shù)[M].北京：中國水利水電出版社,2009.

Analysis of the Causes and Treatment of Transformer Differential Protection Action

BAI Xiao-fang

The paper begins from the transformer differential protection action for many times, combined with the differential protection principle and the scope of protection, analyses of the correctness of its action, and the cause of the differential action, puts forward the corresponding prevention measures, achieves stable operation of the transformer, and improves the reliability of substations.

differential protection； support insulator； wall bushing； prevention measures

2015-01-16

白小芳(1974-)，女，山西運(yùn)城人，工程師，大學(xué)本科，主要從事電氣運(yùn)行及設(shè)備管理工作。

TM402

B

1003-8884(2015)02-0035-03