主變壓器非電量保護(hù)誤動(dòng)原因分析及預(yù)防措施

白國(guó)鋼

(華電能源股份有限公司牡丹江第二發(fā)電廠，黑龍江 牡丹江 157015)

主變壓器非電量保護(hù)誤動(dòng)原因分析及預(yù)防措施

白國(guó)鋼

(華電能源股份有限公司牡丹江第二發(fā)電廠，黑龍江 牡丹江 157015)

針對(duì)某電廠#9機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)事故，通過試驗(yàn)分析及檢查，發(fā)現(xiàn)繞組溫度控制器中的一體化變流器燒損，繞組溫度異常升高，造成非電量保護(hù)誤動(dòng)，主變壓器出口開關(guān)跳閘，最終導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，將非電量保護(hù)由跳閘改投信號(hào)，并提出了非電量保護(hù)跳閘壓板停用后的運(yùn)行防范措施及處置方案，防止機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)。

主變壓器；非電量保護(hù)；繞組溫度；一體化變流器；非計(jì)劃停運(yùn)

0 引言

變壓器非電量保護(hù)是由非電氣量反映的故障動(dòng)作或發(fā)信的保護(hù)，是變壓器安全運(yùn)行的重要保障，保護(hù)的判據(jù)不是電量，而是變壓器的油流、溫度、壓力等，實(shí)際運(yùn)行中，因變壓器非電量保護(hù)的元件老化破損，電纜絕緣故障，極易造成非電量保護(hù)誤動(dòng)，變壓器出口開關(guān)跳閘，機(jī)組停機(jī)[1]。2016-05-21，某電廠#9機(jī)組運(yùn)行中跳閘，跳閘首出為“發(fā)電機(jī)保護(hù)停機(jī)”，檢查為#9發(fā)電機(jī)變壓器組(以下簡(jiǎn)稱發(fā)變組)保護(hù)屏“主變壓器(以下簡(jiǎn)稱主變)繞組溫度高跳閘”。直接原因是主變繞組溫度控制器中的一體化變流器燒損，主變繞組溫度迅速升高至保護(hù)動(dòng)作值，造成主開關(guān)誤跳閘。

1 事故經(jīng)過

2016-05-21 T 12：20：00，運(yùn)行人員在分散控制系統(tǒng)(DCS)畫面發(fā)現(xiàn)#9主變繞組溫度異常升至71 ℃，聯(lián)系相關(guān)人員將#9機(jī)組負(fù)荷從290 MW減至200 MW，并立即派人就地查看，#9主變繞組溫度表數(shù)值與DCS畫面指示一致，#9主變4組冷卻器風(fēng)扇運(yùn)行正常，此時(shí)#9主變繞組溫度已上升至105 ℃。12：28:00，#9機(jī)組負(fù)荷減至256 MW時(shí)，#9主變繞組溫度突增至動(dòng)作值120 ℃，#9主變220 kV側(cè)2309開關(guān)跳閘，造成#9機(jī)組停機(jī)。#9主變參數(shù)見表1。

2 事故處理

(1)運(yùn)行人員布置#9發(fā)變組安全措施。

1)將#9發(fā)變組由熱備用轉(zhuǎn)冷備用。檢查#9主變220 kV側(cè)2309開關(guān)在“分閘”位置，拉開#9主變220 kV側(cè)2309乙刀閘，檢查#9主變220 kV側(cè)2309甲刀閘在“分閘”位置。拉開6 kV ⅨA段工作分支6901開關(guān)至“檢修”位置 ，拉開6 kV ⅨB段工作分支6902開關(guān)至“檢修”位置。

表1 #9主變參數(shù)

2)將#9發(fā)變組由冷備用轉(zhuǎn)檢修。在6 kV ⅨA段工作分支6901開關(guān)后下柜門內(nèi)裝設(shè)一組接地線(#1)，在6 kV ⅨB段工作分支6902開關(guān)后下柜門內(nèi)裝設(shè)一組接地線(#2)，在#9發(fā)電機(jī)出口避雷器處裝設(shè)一組接地線(#3)，在#9主變220 kV側(cè)套管引出線處裝設(shè)一組接地線(#7)。

(2)檢修人員將#9主變高壓側(cè)拆頭，對(duì)#9主變高壓側(cè)繞組進(jìn)行了直流電阻測(cè)試(見表2)，測(cè)試結(jié)果合格，符合DL/T 596—1996《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》要求[2]，與2015年小修時(shí)的測(cè)試結(jié)果相比沒有變化。

(3)取#9主變油樣進(jìn)行色譜分析，分析報(bào)告見表3，試驗(yàn)結(jié)果合格，符合GB/T 7252—2001《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》要求[3]。

(4)對(duì)#9主變繞組溫度控制器進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)溫度控制器中的一體化變流器燒損；將#9主變繞組溫度控制器中的電流互感器(CT)回路二次端子短接，短接后#9主變繞組溫度控制器顯示溫度為#9主變油溫。經(jīng)請(qǐng)示網(wǎng)調(diào)同意，退出“#9主變繞組溫度高”跳閘壓板，改投報(bào)警信號(hào)。

表2 #9主變高壓側(cè)繞組直流電阻測(cè)試結(jié)果

注：AO，BO，CO為相別。

表3 #9主變油色譜分析報(bào)告 μL/L

3 原因分析

(1)各時(shí)段負(fù)荷對(duì)應(yīng)的#9主變電流、油溫沒有異常變化，只是#9主變繞組溫度上升較快。因?yàn)?9主變繞組溫度是由變壓器上層油溫和B相高壓側(cè)電流經(jīng)變流器調(diào)整后得出的數(shù)值，在主變油溫和電流沒有突變的情況下繞組溫度快速上升，說明#9主變內(nèi)部沒有故障，是外部測(cè)溫回路出現(xiàn)了問題。

(2)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查及分析認(rèn)為，#9主變繞組溫度控制器中的一體化變流器(型號(hào)BL-E)運(yùn)行中燒損，溫度短時(shí)間內(nèi)急劇上升，達(dá)到#9主變繞組溫度動(dòng)作值120 ℃，造成#9主變220 kV側(cè)2309開關(guān)跳閘。主變繞組溫度控制器中的一體化變流器燒損，是造成主變繞組溫度迅速升高，最終導(dǎo)致主變跳閘的直接原因。

(3)各級(jí)專業(yè)技術(shù)人員監(jiān)督管理不到位，未采取必要的措施避免主設(shè)備單一保護(hù)誤動(dòng)，是#9主變繞組溫度高跳閘的間接原因。

4 預(yù)防措施

(1)退出主變繞組溫度高跳閘保護(hù)，投報(bào)警信號(hào)。

(2)聯(lián)系主變繞組溫度控制器生產(chǎn)廠家，分析一體化變流器故障原因，及時(shí)恢復(fù)主變繞組溫度控制器運(yùn)行。

(3)運(yùn)行、檢修單位加強(qiáng)主變油溫、繞組溫度的監(jiān)視及冷卻系統(tǒng)的巡檢，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)通知檢修并匯報(bào)。

(4)集控車間電氣專業(yè)制定《主變、高壓廠用變壓器(以下簡(jiǎn)稱高廠變)、高壓備用變壓器(以下簡(jiǎn)稱高備變)非電量保護(hù)跳閘壓板停用后運(yùn)行防范措施及處置方案》，要求各值長(zhǎng)、電氣值班員都熟知并掌握。

(5)明確變壓器繞組溫度控制器檢驗(yàn)方式，由熱工專業(yè)負(fù)責(zé)聯(lián)系黑龍江省電力科學(xué)研究院熱工實(shí)驗(yàn)室，電氣專業(yè)按規(guī)定周期送檢。

(6)由熱工專業(yè)在DCS中增加主變、高廠變、高備變的油溫、繞組溫度高報(bào)警語(yǔ)音提示功能。

5 非電量保護(hù)出口方式變更依據(jù)

目前，該電廠主變、高廠變、高備變的非電量保護(hù)包括瓦斯保護(hù)、壓力釋放保護(hù)、上層油溫高保護(hù)、繞組溫度高保護(hù)以及冷卻器全停保護(hù)等，自投產(chǎn)以來均作用于跳閘。Q/GDW 1175—2013《變壓器、高壓并聯(lián)電抗器和母線保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范》中關(guān)于非電量保護(hù)的要求指出“重瓦斯保護(hù)作用于跳閘，其余非電量保護(hù)宜作用于信號(hào)”[4]。聯(lián)系了華電電力科學(xué)研究東北分院繼電保護(hù)專業(yè)人員，其建議除重瓦斯保護(hù)投跳閘外，其他非電量保護(hù)均投信號(hào)。

變更出口方式的非電量保護(hù)：主變、高廠變、高備變的壓力釋放保護(hù)，上層油溫高保護(hù)，繞組溫度高保護(hù)，冷卻器全停保護(hù)，突發(fā)壓力繼電器，速動(dòng)油壓繼電器及高備變有載調(diào)壓壓力釋放改投報(bào)警信號(hào)。

提高保護(hù)的可靠性必然會(huì)降低其靈敏性，改發(fā)信號(hào)的保護(hù)由于取消了跳閘功能，運(yùn)行人員應(yīng)按《主變、高廠變、高備變非電量保護(hù)跳閘壓板停用后運(yùn)行防范措施及處置方案》執(zhí)行。

6 主變、高廠變、高備變非電量保護(hù)跳閘壓板停用后的預(yù)防措施及處置方案

6.1 預(yù)防措施

(1)運(yùn)行人員加強(qiáng)主變、高廠變、高備變上層油溫及繞組溫度、負(fù)荷、電流、電壓等電氣參數(shù)的監(jiān)視，每小時(shí)準(zhǔn)確記錄1次。

(2)加強(qiáng)電氣設(shè)備巡回檢查，檢查主變、 高廠變、 高備變本體油溫表及繞組溫度表的指示，與控制室的數(shù)值進(jìn)行核對(duì)，保證偏差在±2 ℃以內(nèi)。

(3)檢查主變、高廠變、高備變冷卻風(fēng)扇及潛油泵，確保運(yùn)行正常。主變冷卻風(fēng)扇(共5組)2組投手動(dòng)、2組投自動(dòng)、1組投備用運(yùn)行，高廠變冷卻風(fēng)扇(共2組)投1組運(yùn)行，高備變冷卻風(fēng)扇(共2組)投1組運(yùn)行。

6.2 處置方案(以主變?yōu)槔?

6.2.1 主變上層油溫(3個(gè)溫度測(cè)點(diǎn))大幅升高

(1)主變上層油溫(1個(gè)溫度測(cè)點(diǎn))較平時(shí)相同負(fù)荷和環(huán)境溫度下高出10 ℃以上，或主變負(fù)荷、電流未發(fā)生變化，上層油溫(1個(gè)溫度測(cè)點(diǎn))不斷上升至85 ℃報(bào)警信號(hào)發(fā)出時(shí)，匯報(bào)值長(zhǎng)、通知檢修；同時(shí)，運(yùn)行人員就地檢查主變冷卻風(fēng)扇全部投入運(yùn)行正常、潛油泵運(yùn)行正常、油位指示正常、變壓器本體聲音正常。檢修確認(rèn)主變上層油溫表故障，運(yùn)行人員用其他2塊上層油溫表監(jiān)視主變運(yùn)行。

(2)主變上層油溫(2個(gè)或3個(gè)溫度測(cè)點(diǎn))較平時(shí)相同負(fù)荷和環(huán)境溫度下高出10 ℃以上，或主變負(fù)荷未發(fā)生變化，但繞組溫度、電流之一發(fā)生變化，主變上層油溫不斷上升至85 ℃報(bào)警信號(hào)發(fā)出時(shí)，運(yùn)行人員立即請(qǐng)示值長(zhǎng)，降低發(fā)電機(jī)有功負(fù)荷，控制主變上層油溫在85 ℃以下；同時(shí)，就地檢查主變冷卻風(fēng)扇全部正常投入運(yùn)行、潛油泵運(yùn)行正常、油位指示正常、主變本體聲音正常，通知檢修人員，聯(lián)系化學(xué)專業(yè)取油樣進(jìn)行化驗(yàn)。處理期間主變上層油溫至動(dòng)作值105 ℃時(shí)，油質(zhì)色譜分析異常，判斷為主變內(nèi)部故障，立即切換6 kV廠用電，匯報(bào)值長(zhǎng)并緊急停機(jī)。

6.2.2 主變繞組溫度大幅升高

(1)主變繞組溫度較平時(shí)相同負(fù)荷和環(huán)境溫度下高出10 ℃以上，或主變負(fù)荷、上層油溫、電流未發(fā)生變化，繞組溫度不斷上升至80 ℃報(bào)警信號(hào)發(fā)出時(shí)，匯報(bào)值長(zhǎng)并通知檢修；同時(shí)，運(yùn)行人員就地檢查主變冷卻風(fēng)扇全部正常投入運(yùn)行、潛油泵運(yùn)行正常、油位指示正常、主變本體聲音正常。檢修確認(rèn)主變繞組溫度故障并處理，運(yùn)行人員用上層油溫表監(jiān)視主變運(yùn)行。

(2)主變繞組溫度較平時(shí)相同負(fù)荷和環(huán)境溫度下高出10 ℃以上，或主變負(fù)荷未發(fā)生變化，但上層油溫、電流之一發(fā)生變化，主變繞組溫度不斷上升至95 ℃報(bào)警信號(hào)發(fā)出時(shí)，運(yùn)行人員立即請(qǐng)示值長(zhǎng)，降低發(fā)電機(jī)負(fù)荷，控制主變繞組溫度在95 ℃以下，通知檢修人員，聯(lián)系化學(xué)專業(yè)取油樣進(jìn)行化驗(yàn)。處理期間主變繞組溫度至動(dòng)作值105 ℃時(shí)，油質(zhì)色譜分析異常，判斷為主變內(nèi)部故障，立即切換6 kV廠用電，匯報(bào)值長(zhǎng)并緊急停機(jī)。

7 結(jié)束語(yǔ)

變壓器非電量保護(hù)改投報(bào)警信號(hào)，避免了元件老化破損、電纜絕緣故障而造成非電量保護(hù)誤動(dòng)、機(jī)組“非?！笔鹿省＿\(yùn)行人員必須加強(qiáng)電氣參數(shù)監(jiān)視及電氣設(shè)備巡檢，發(fā)現(xiàn)變壓器電流、油流、溫度、壓力異常時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理，防止事故擴(kuò)大。

[1]操敦奎，許維宗，阮國(guó)方.變壓器運(yùn)行維護(hù)與故障分析處理[M].北京：中國(guó)電力出版社，2008.

[2]電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程：DL/T 596—1996[S].

[3]變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則：GB/T 7252—2001[S].

[4]變壓器、高壓并聯(lián)電抗器和母線保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范：Q/GDW 1175—2013[S].

(本文責(zé)編：劉芳)

2017-04-23；

2017-06-05

TM 772

B

1674-1951(2017)07-0039-03

白國(guó)鋼(1972—)，男，黑龍江牡丹江人，工程師，從事電廠集控運(yùn)行方面的工作(E-mail:mecbgg@163.com)。