500 kV變壓器空載合閘重瓦斯誤動(dòng)的原因分析

趙志強(qiáng)

摘 要：目前，500 kV空載變壓器合閘時(shí)的重瓦斯保護(hù)誤動(dòng)作跳閘故事頻頻發(fā)生。以某空載變壓器合閘時(shí)重瓦斯保護(hù)動(dòng)作事故為例，通過(guò)分析瓦斯繼電器二次回路故障、勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的變壓器震動(dòng)，進(jìn)而得出了變壓器誤動(dòng)的原因。

關(guān)鍵詞：瓦斯繼電器；勵(lì)磁涌流；合閘角；流速整定

中圖分類(lèi)號(hào)：TM407 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.19.144

重瓦斯保護(hù)是現(xiàn)變壓器保護(hù)之一，能對(duì)變壓器本身的短路情況進(jìn)行分析，且可以消除短路造成的不良后果，重瓦斯保護(hù)可以避免短路故障造成的損壞，使變壓器的靈敏度提升。但我國(guó)近年來(lái)常發(fā)生因變壓器誤動(dòng)而導(dǎo)致重瓦斯誤動(dòng)的問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致電力系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行，使變壓器的穩(wěn)定性不斷下降。因此，對(duì)重瓦斯保護(hù)誤動(dòng)作事故應(yīng)認(rèn)真分析并做好防范，避免再次發(fā)生。

1 變壓器瓦斯保護(hù)的概念

變壓器重瓦斯保護(hù)可以分析變壓器內(nèi)部的問(wèn)題，對(duì)變壓器受熱后造成的分解變壓器油的情況進(jìn)行分析，其主要部件是安裝于變壓器本體與油枕之間的連接管道的瓦斯繼電器。

變壓器內(nèi)部嚴(yán)重短路故障時(shí)，變壓器油迅速分解并產(chǎn)生大量氣體。此時(shí)，劇烈的氣體夾雜油流沖向油枕上部，油氣流流過(guò)位于油枕通道的瓦斯繼電器時(shí)會(huì)沖擊擋板。油氣流超過(guò)一定流速，擋板轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到設(shè)定角度時(shí)，會(huì)接通中瓦斯繼電器觸點(diǎn)。瓦斯繼電器內(nèi)部油面降低至浮子高度以下時(shí)，浮子在重力作用下會(huì)接通瓦斯繼電器觸點(diǎn)。

重瓦斯保護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作迅速、靈敏度高、安裝接線簡(jiǎn)單，能反映油箱內(nèi)部的各種故障。

2 主變勵(lì)磁涌流及其危害

變壓器保護(hù)一直受到勵(lì)磁涌流問(wèn)題的困擾。在變壓器空載合閘或外部故障已被切除的情況下，將產(chǎn)生與內(nèi)部短路電流相似的勵(lì)磁涌流。在最不利的情況下，變壓器空載合閘勵(lì)磁涌流會(huì)達(dá)到變壓器額定電流的數(shù)倍。

勵(lì)磁涌流作為非穿越性電流，一直以來(lái)是變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的重要引發(fā)因素之一。隨著繼電保護(hù)技術(shù)的不斷發(fā)展，差動(dòng)保護(hù)對(duì)勵(lì)磁涌流的判別也更加靈敏，但勵(lì)磁涌流是沖擊性電流，會(huì)在合閘瞬間對(duì)線圈造成很大沖擊，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致變壓器在油箱中產(chǎn)生位移，破壞線圈間、線圈與端子的連接，最終導(dǎo)致繞組開(kāi)路。勵(lì)磁涌流中豐富的諧波成分有可能引發(fā)系統(tǒng)在某一頻率下的諧振，對(duì)電網(wǎng)的電能質(zhì)量造成非常不利的影響。

3 案例分析

3.1 事故過(guò)程簡(jiǎn)介

某500 kV變電站2號(hào)主變壓器保護(hù)更換工作結(jié)束，在對(duì)相關(guān)的器件進(jìn)行檢查后發(fā)現(xiàn)，在使用的過(guò)程中，2號(hào)變壓器的開(kāi)關(guān)正在充電，合閘后一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生了跳閘工作。在檢查后發(fā)現(xiàn)，2號(hào)主變壓器在保護(hù)屏上顯示出瓦斯保護(hù)的提示，其他保護(hù)未出現(xiàn)相關(guān)提示。對(duì)主變外觀進(jìn)行了分析，并對(duì)二次回路的運(yùn)行和錄波情況進(jìn)行了分析。

在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的檢查中發(fā)現(xiàn)，2號(hào)主變本體的外觀未出現(xiàn)異常，且沒(méi)有大量的油漏出；瓦斯繼電器的外觀也是正常的，且瓦斯繼電器中的油量正常；二次回路的檢查結(jié)果是正常的，直流系統(tǒng)沒(méi)有出現(xiàn)絕緣異常的情況；在對(duì)2號(hào)主變?nèi)嘤蜆舆M(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，其是正常的。

通過(guò)對(duì)錄波器的報(bào)告進(jìn)行分析，主變高壓的電流情況是正常的，且二次數(shù)值顯示為0.3 A，電流持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)160 ms。錄波器的主變高壓的電流出現(xiàn)故障，顯示為典型的勵(lì)磁電流。

3.2 跳閘事故原因分析

在此次研究的跳閘事故中，主變壓器實(shí)現(xiàn)了主變保護(hù)，且對(duì)主變壓器的故障部分進(jìn)行了更換。通過(guò)分析，排除了內(nèi)部短路故障的情況，且保護(hù)裝置沒(méi)有出現(xiàn)故障。

通常情況下，重瓦斯繼電保護(hù)可完成變壓器油面的保護(hù)工作，防止油流沖擊擋板發(fā)生故障。在進(jìn)行浮球下擺實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)確保繼電器的正常運(yùn)行。在本次的故障中，在對(duì)變壓器的油位進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，油位是正常的。沖擊電流會(huì)造成很大的影響，內(nèi)部的繞組線圈會(huì)產(chǎn)生很大的電阻，導(dǎo)致其功率降低，進(jìn)而造成線圈變形和位移等。振動(dòng)現(xiàn)象會(huì)造成油流的變化，振動(dòng)的主體會(huì)發(fā)生很大的變化。如果繼電器的擋板和信號(hào)接觸不良，則會(huì)在振動(dòng)后發(fā)生誤動(dòng)，導(dǎo)致跳閘問(wèn)題產(chǎn)生。此外，油流的涌動(dòng)會(huì)對(duì)繼電器的擋板造成巨大的沖擊作用。

在本次研究中，在合閘后會(huì)出現(xiàn)額定電流的急劇上升，且勵(lì)磁涌流會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。因此，變壓器的內(nèi)部會(huì)因運(yùn)行而產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)。當(dāng)故障發(fā)生后，應(yīng)對(duì)二次回路進(jìn)行檢查，確保二次回路正常，對(duì)變壓器進(jìn)行送電分析。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)某因500 kV主變壓器空載合閘而導(dǎo)致的重瓦斯保護(hù)誤動(dòng)作事故進(jìn)行了分析。分析可知，電力系統(tǒng)中的勵(lì)磁涌流等沖擊電流會(huì)產(chǎn)生油流涌動(dòng)和變壓器本體振動(dòng)。在氣體繼電器的試驗(yàn)和流速整定不滿(mǎn)足要求的情況下，可能導(dǎo)致重瓦斯繼電器誤動(dòng)作，如何哪種措施避免變壓器瓦斯保護(hù)誤動(dòng)作需要我們?nèi)ミM(jìn)一步探討和研究。

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〔編輯：張思楠〕