一起基于500 kV變電站的主變壓器跳閘故障及處理

鄭樹湘

（廣東威恒輸變電工程有限公司，廣東 佛山 528000）

0 引言

現階段，我國的電力系統(tǒng)正在高速發(fā)展過程中，其中主要的發(fā)展方向有以下幾個特點，分別為自動化、大電網、大容量以及超高壓等。變壓器在電力系統(tǒng)中是比較重要的設備，在整個電網中起到了傳輸的作用，如果在具體運行時有故障出現，會對周邊人民群眾的日常生活以及生產產生比較大的影響。根據以往的經驗，500 kV變電站主變壓器最為常見的故障是跳閘故障，其出現的原因由多種因素構成，具有一定的復雜性，該文進行了簡單的探討，以供參考。

1 500 kV變電站主變壓器分析

眾所周知，500 kV變電站主變壓器具有較高的額定電壓，且具有大容量的特點，如果運行時出現故障，會給大家的日常生活以及安全帶來一定的影響，更嚴重的情況會出現安全事故。因此，在對主變壓器進行安裝和維護的過程中一定要保證其安全性，不管是設備類型的選擇，還是安全技術的使用，以及相關的試驗工作都要根據相關的標準執(zhí)行[1]。除此之外，為了使500 kV變電站主變壓器在運行過程中具有更好的穩(wěn)定性和安全性，在進行具體安裝的過程中可以進行雙重保護，例如使用總差保護或者聯(lián)動保護，在這種狀況下能夠有效地減少由于斷電給設備帶來的損害，避免設備出現故障，使500 kV變電站主變壓器在運行過程中能夠最大限度地發(fā)揮自己的作用，使其具有更高的性能。

2 500 kV變電站主變壓器運行的要求

2.1 500 kV變電站主變壓器運行時對溫度要求

500 kV變電站主變壓器在使用的過程中其不同的溫度會給使用時間帶來不同程度的影響，通常，變壓器絕緣溫度在95 ℃狀況下，變壓器能夠使用大約20 a的時間。而絕緣溫度一直保持在105 ℃的狀況下，會使使用時間減少，大約只有7年的使用時間。變壓器絕緣溫度在120 ℃的狀況下，變壓器使用的時間會縮得更短，大約只有2 a的時間[2]。所以，在主變壓器運行的過程中，需要根據具體的狀況控制絕緣溫度，使變壓器能夠使用更長的時間。

2.2 500 kV變電站主變壓器運行時對溫升的要求

500 kV變電站主變壓器在實際運行的過程中，需要了解限定負荷時每個環(huán)節(jié)的升溫狀況，以保證變壓器在運行過程中的安全性和穩(wěn)定性，除此之外，還能夠增加變壓器使用的時間，減少故障發(fā)生的概率，且有效地減少了主變壓器的檢修成本。因此，做好500 kV變電站主變壓器運行過程中升溫控制是至關重要的。

2.3 500 kV變電站主變壓器運行時電源電壓變化的要求

電力系統(tǒng)在具體運行過程中，由于負荷以及運行方式的改變會使電力系統(tǒng)中的電壓發(fā)生不同程度的波動，如果電壓比變壓器分接頭限定電壓低狀況下，會使電量減少。但是電壓如果比變壓器分接頭限定電壓高，會給變壓器的運行帶來不同程度的影響。所以，根據以往的經驗，在控制主變壓器電源電壓的過程中需要嚴格的控制在±5%[3]。以此保證電壓的整體水平，使變壓器在運行過程中具有更好的穩(wěn)定性以及安全性。

3 500 kV變電站主變壓器跳閘故障種類及成因

總的來講，在變電站實際運行時，會采取很多的保護設施，但是還是由于各種因素而導致主變壓器不能穩(wěn)定工作，出現許多不同的故障。如果在某個階段出現了故障，會對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及安全性產生較大的影響，在嚴重的狀況下還會使整個電力系統(tǒng)瓦解，對變電站的實際運行有很大的影響。在變電站運行中經常出現的故障為主變壓器跳閘故障，下面主要對主變故障有跳閘以及裝置誤動主變跳閘進行了簡單地探討。

3.1 主變故障導致的跳閘現象

3.1.1 瓦斯保護

在主變壓器運行過程中，瓦斯保護起到了重要的作用，其主要是對變壓器中由于變壓器故障而分家或者產生的氣體來動作進行檢測。如果變壓器中存在匝間短路、鐵芯短路以及多相短路的時候，變壓器內部的溫度會升高，從而對變壓器油進行分解，在這種狀況下會導致瓦斯保護的動作。如果是鐵芯故障，油面會存在漏油的狀況，如果沒有得到及時處理，會發(fā)生火災。在嚴重的狀況下會引起爆炸，從而影響到瓦斯保護動作，會對變電站的運行產生巨大的威脅。

3.1.2 差動保護

差動保護的作用主要保護兩端電流互感器的故障，在具體運行時，如果是差動電流兩端電流互感之間的矢量差別達到了設定的標準，就會啟動差動保護，對故障設備進行斷電，切斷電源。一般狀況下差動保護動作的出現是由于兩側電流互感器內部的一次設備出現了故障。在對變壓器進行使用時發(fā)生了變壓器內部短路故障、避雷器內部出現短路故障以及電流互感器間瓷質部分閃絡或擊穿。

3.2 裝置誤動而導致主變跳閘現象

主變壓器中有很多的零件配置，如果其中某個零件出現故障，就會對主變壓器的具體運行產生很大的影響，不能夠在1個良好的環(huán)境下運行，在這種狀況下很容易使主變壓器出現跳閘的故障。例如我們經常遇到的情況主要有鐵芯剩磁或者風冷裝置出現故障等，都會使主變壓器出現跳閘故障[4]。在主變壓器中風冷裝置的主要作用是對相關需要冷卻的設備進行冷卻，確保系統(tǒng)能夠更加穩(wěn)定地運行，一般狀況下風冷裝置都有自動控制的功能，所以為了使風機和油泵能夠穩(wěn)定正常地運行，要做好該系統(tǒng)的檢查工作，并保證相關人員在檢查的過程中能夠及時發(fā)現問題，同時需要對變壓器油溫狀況進行有效的檢查。對于裝置誤動而導致的主變壓器出現跳閘的故障，其并不會發(fā)出相關的信號，從而使消除這種故障存在很多的困難，同時需要在斷電的情況下對主變壓器進行恢復。由于裝置誤動作在主變壓器中是很常見的故障，需要做好每個階段的檢查工作，保障主變壓器穩(wěn)定安全地運行。如果其中的某個零件出現故障都會使主變壓器不能運行，嚴重的狀況下還會帶來更多的問題。

4 一起基于500 kV變電站的主變壓器跳閘故障及處理

4.1 跳閘經過

2018年5月6日11時56分，某500 kV變電站35 kV三號電抗器在進行試運行后，進行一號站變恢復備用加入運行，零號站變停止運行的時候，一號主變出現非電量保護冷控失電C相動作，一號主變三側開關出現了跳閘的狀況。一號主變保護屏上的RCS974FG非電量保護裝置中，冷控失電C相燈是亮的，且非電量延時跳閘燈也是亮的。液晶板上也顯示了主變冷控失電C相動作，后臺機出現了相應的報告：一號主變出現冷控失電信號動作。

4.2 故障前500 kV某變電站的運行方式

該變電站共有2臺500 kV主變，500 kV線路有5條，220 kV線路有4條。

變電站用電系統(tǒng)的具體方式為零號站變運行、一號站變備用；運行的開關包括2開關、383I、380開關，其余的1ZB開關、381開關用來作為備用，383Ⅱ開關用于解備。站用電系統(tǒng)具體的運行方式是零號站變用來備用，一號站變運行，因為2018年5月6日進行的是35 kV抗三試運行，所以要把站用電系統(tǒng)的運行方式改為零號站變運行，一號邊站用變電器作為備用。

4.31號主變冷控失電延時跳閘回路原理簡介

該變電站中的電氣原理圖如圖1所示。在主變壓器風冷回路兩路交流進線電源在同一時刻失去的狀況下，KM1以及KM2接觸器也在同一時刻出現失磁的狀況，常閉觸點實現導通，在該狀況下動6KT以及7KT自動啟動，其中7KT延時觸點需要經過20 min才能夠導通，此時串接油溫高閉鎖觸點，然后對非電量保護冷控失電動作進行啟動，變壓器三側開關出現跳閘，并發(fā)出相關的信號。而6KT延時觸點需要經過60 min才能夠導通，然后直接去對主變壓器非電量保護冷控失電動作進行啟動，變壓器三側開關出現跳閘，并發(fā)出相關的信號。

4.4 現場檢查情況

4.4.1 設備檢查

檢查一號主變C相風冷回路控制電源、非電量保護裝置以及二次回路接線，并沒有發(fā)現什么異常的狀況。

4.4.2 試驗情況

對一號主變非電量中的保護“冷控失電”C相跳閘回路進行相關的試驗，在長延時回路時間繼電器整定在60 min的狀況下，現場模擬主變C相風冷電源失電，檢查非電量保護“冷控失電”的動作情況。經過仔細地檢查能夠發(fā)現，“冷控失電”C相跳閘回路接線是正確的，但是長延時時間繼電器動作狀況的穩(wěn)定性比較差，且前面經過2次試驗都不能正常地進行動作，在進行第3次試驗的過程中發(fā)現，該時間繼電器在20 s時進行了動作，然后又將時間繼電器整定值改為1 min、5 min以及10 min，但是在該狀況下偶爾還是會出現異常的狀況。

4.5 故障原因分析

經過相關分析，可以發(fā)現出現故障的主要原因有以下2點：1） 在站用變電器進行倒閘的時候，全站交流電源短時失去，是導致此次故障出現的誘因。2） 主變C相風冷控制箱內“冷控失電”跳閘回路的長延時繼電器有隱性缺陷，以至于不具備較好的穩(wěn)定性，從而使該故障出現，其為主要的故障原因。

4.6 暴露問題及整改措施

4.6.1 暴露問題

經過一系列地分析和試驗可以看出導致該故障的主要是由于變壓器附屬產品存在質量方面的問題，同時還能發(fā)現在對變壓器相關元器件進行檢驗以及進行二次回路設計等方面還存在許多問題，需要進行改進。

4.6.1.1 變壓器本體保護元器件設備質量和運行環(huán)境問題

該故障中存在質量問題的元器件主要是JS3S數顯時間繼電器，此元器件是變壓器中的配套產品，在具體運行過程中穩(wěn)定性以及抗干擾能力都比較差，因為變壓器生產廠家在購買相關元器件的過程中，都不是在同一個生產廠家購買的，且型號也不一樣，產品的質量得不到保證[5]。

圖1 500 kV某變主變冷控失電延時跳閘原理示意圖

4.6.1.2 設計問題

依據設計圖紙可以看出，主變壓器的控失電的長延時繼電器延時觸點沒有任何閉鎖，如果觸點導通會導致主變壓器三側開關出現跳閘的狀況。如果主變冷控失電信號回路存在缺陷，在主變冷控失電非電量出口跳閘之后才發(fā)出主變冷控失電信號，這時相關人員不能在第一時間檢測到相關狀況。

4.6.1.3 設備檢驗、驗收問題

在進行相關設備安裝的過程中作為施工單位沒有根據實際狀況，按照相關規(guī)定進行施工，做好檢驗和驗收的工作。尤其在檢驗主變壓器非電量保護就地風冷控制箱中相關的控制原件的過程中，只是簡單地做了整組傳動試驗。同時，在進行交接驗收的過程中，相關的工作人員多次對主變非電量保護及冷控失電延時跳閘回路進行了試驗，但是在試驗過程中并沒有出現任何狀況，并且沒有具體地對風冷控制箱中的元器件的出廠檢驗報告進行檢查。

4.6.2 整改措施

整改措施包括以下4點：1） 在變電站中同一個批次以及型號的繼電器都需要進行更換，所有更換的繼電器都要保證其性能的穩(wěn)定性，經過一系列的檢驗，保證合格，并提供相應的出廠合格報告以及現場試驗報告。2） 無論是設計單位還是施工單位，都需要根據狀況及時地完善主變壓器控失電信號回路，在主變壓器冷控失電的狀況下，把相關的信號及時報告給后臺，以便于工作人員對其工作狀況進行監(jiān)視。3） 對于變電站中相關的工作人員需要在變電站運行的過程中做好風冷系統(tǒng)的檢查和巡視，主要是對主變壓器溫度及監(jiān)控后臺1#、2#風冷交流進線電源故障信號進行監(jiān)視。4） 在后期對變壓器以及相關設備進行大修或者技改的過程中，需要注意檢驗非電量保護裝置中的二次回路應結合變壓器保護裝置，除此之外，還需要對相關繼電器以及冷卻器燈控制元件、信號原件進行嚴格的檢驗，且在進行安裝的過程中也需要根基工程的狀況嚴格地按照相關的標準執(zhí)行，做好檢驗的工作。

5 結語

總的來說，在現階段，我國的電力工程得到了快速發(fā)展，電網的規(guī)模逐漸擴大，電力自動化以及高電壓、大容量已經成為主要的發(fā)展趨勢。對于500 kV變電站來說，在整個電力系統(tǒng)和電網中有非常重要的位置，能夠有效地保證電力運行的安全性以及穩(wěn)定性。該文主要對一起500 kV變壓器非電量保護動作跳閘進行了簡單地探討，在尋找原因的同時，制定了相關的改進措施，希望能夠為同行業(yè)人員提供參考，使我國的電力事業(yè)得到了更好的發(fā)展。