主變壓器非電量保護誤動原因分析及預防措施

宋長勇

（云南電網(wǎng)有限責任公司昆明供電局，云南 昆明 650299）

主變壓器的非電量保護裝置，顧名思義就是指由非電氣量反映的故障動作或發(fā)信的保護，一般是指保護的判據(jù)不是電量（電流、電壓、頻率、阻抗等），而是非電量，比如瓦斯保護（通過油速整定）、溫度保護（通過溫度高低）、防暴保護（壓力）、防火保護（通過火災(zāi)探頭等）、超速保護（速度整定）等。該裝置的工作原理是利用非電氣量，在變壓器發(fā)生故障時，非電氣量會及時感知主變發(fā)生故障。在發(fā)生該故障后能夠通過保護裝置及時地對變壓器進行報警、提醒運行人員采取應(yīng)急措施，直至發(fā)生斷路器跳閘停運操作，達到最大限度地保護主變壓器的效果，從而保護整個電網(wǎng)安全運行的目的。這些設(shè)備都是保證變壓器安全穩(wěn)定運行的重要因素。為了防止主變壓器在長期的運行使用過程中設(shè)備元件出現(xiàn)異常情況，導致主變壓器出現(xiàn)意外故障，需要加強對主變壓器的保護。

1 非電量保護誤動作原理分析

通過500 kV 鴨溪變電站1 號主變壓器跳閘事故發(fā)現(xiàn)：在這起事故中，非電氣量設(shè)備沒有問題，是人為因素造成的非電氣量裝置誤動。在平時主變的維修過程中，除了對主變油枕上的輕瓦斯、油枕與主變本體連接油管通路中的重瓦斯、油枕上的油位計、主變本體上的油溫表、繞組溫度表進行定期檢查校驗，保證非電氣量保護裝置不發(fā)生設(shè)備故障。當主變內(nèi)部鐵芯繞著線圈出現(xiàn)故障時，故障點溫度會迅速升高，造成變壓器內(nèi)部油流的涌動：①油枕上的油位會發(fā)生變化，油位計上的接點在達到規(guī)定值后會向非電量保護裝置發(fā)出油位異常信號。②變壓器油流涌動超過正常規(guī)定值后，涌動的油流沖擊輕瓦斯上的擋板，擋板動作，觸點接通發(fā)出輕瓦斯動作信號。③主變壓器本體上的油溫表溫包探頭感應(yīng)主變上層油溫，在正常負荷油溫下，油溫表第一、第二對微動開關(guān)根據(jù)油溫變化情況，通過PLC 分散控制系統(tǒng)帶動主變風冷系統(tǒng)給主變降溫。④在主變故障點未排除的情況下，溫度繼續(xù)升高，故障點高溫通過變壓器油傳導造成油流涌動加大，根據(jù)熱脹冷縮原理，變壓器油在壓力增大情況下，從主變箱體通過和主變油枕之間的連接管道沖向油枕從而泄壓，變壓器油在涌過主變箱體與油枕連接中的重瓦斯時，觸動重瓦斯擋板。造成擋板接點動作、重瓦斯動作，非電量保護裝置帶動斷路器跳閘，徹底切除故障主變與電網(wǎng)的連接。故障主變停運，從而達到保護故障主變及其電網(wǎng)的目的。在此過程中，主變本體上的溫度表和繞組溫度表第四對微動開關(guān)油溫高跳閘接點由于超過了非電量保護定值規(guī)定范圍，回路接通，非電量保護裝置也會通過保護壓板出口帶動斷路器跳閘。

2 事故分析及處理方式

整體分析這起主變壓器的意外停運，主要原因是該組變壓器中的主變本體繞組溫度高跳閘微動開關(guān)意外接通，保護裝置出口壓板沒有切除。深刻剖析原因不難發(fā)現(xiàn)，這起事故是工作人員技術(shù)水平不過硬所致，同時對工作中可能產(chǎn)生的風險等級評估不充分。事后分析方面，工作人員對主變繞組溫度計跳閘連接二次回路不了解，對非電量保護跨專業(yè)技能培訓不足。比如，有的供電局非電氣量輕瓦斯、重瓦斯繼電保護專業(yè)在維護、油枕油位計檢修專業(yè)維護，溫度計熱工專業(yè)在維護，主變本體風冷系統(tǒng)PLC 又是繼電保護專業(yè)維護。這種多工種、跨專業(yè)維護很容易職責權(quán)限劃定不清，出現(xiàn)技術(shù)上檢修不到位。主變正常帶負荷工作時，鐵芯繞組線圈產(chǎn)生的溫度，通過變壓器油的循環(huán)把溫度帶到變壓器本體附件百葉窗自然循環(huán)風冷散熱。其溫度控制是通過主變溫度計感應(yīng)油面溫度的變化，溫度計第一、第二對微動開關(guān)接通或斷開，向PLC 分散控制系統(tǒng)提供一個開關(guān)量，PLC 根據(jù)溫度計微動開關(guān)的變化，向風冷系統(tǒng)繼電器提供一個模似量信號，風冷系統(tǒng)啟動或停止。自動控制主變本體溫度，當主變鐵芯繞組線圈發(fā)生故障時，故障點溫度急劇升高，熾熱的油流翻騰到主變本體上部，正常工作的風冷系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足降溫要求，油面溫度繼續(xù)升高，超過非電量保護設(shè)定的定值后，油面溫度計向測控裝置發(fā)出油溫高報警信號，直至向保護裝置發(fā)出跳閘信號。

3 出現(xiàn)非電量保護誤動的原因分析

3.1 中間轉(zhuǎn)換器A/D 工作不穩(wěn)定

在非電量保護中，一般采用4～20 mA 電流或1～5 V 電壓的傳輸方式，非電氣量監(jiān)測的開關(guān)量通過A/D 轉(zhuǎn)換成模似量傳輸?shù)奖Ｗo裝置，由于現(xiàn)場環(huán)境、電磁干擾等多重因素影響，A/D 轉(zhuǎn)換器工作不穩(wěn)定會造成非電量保護裝置誤動。

3.2 電纜屏蔽層質(zhì)量差

如果非電量信號的傳輸電纜屏蔽層質(zhì)量差，電磁會在電纜回路中出現(xiàn)強烈的干擾信號，這些干饒信號會對非電量保護造成影響，引發(fā)非電量保護的誤動。

3.3 非電量設(shè)備保護接點保護性差

在非電氣量保護中，微動開關(guān)接點是影響非電量保護的重要因素，其絕緣電阻必須符合要求，外部本體必須可靠接地，才能保證微動開關(guān)在正常的情況下動作，但是由于所安裝的位置及工作環(huán)境惡劣，受到自然環(huán)境因素的影響很大，微動開關(guān)經(jīng)常受到較強的影響，比如污染的空氣、灰塵、震動、日曬雨淋等不利條件。微動開關(guān)受到腐蝕后，會出現(xiàn)絕緣性降低的情況，此時會導致非電量保護的誤動或拒動。

4 對于非電量保護誤動應(yīng)當采取的措施

通過對上述所出現(xiàn)問題進行分析，除自身積極完善解決潛在隱患外，要及時地與設(shè)備廠家進行溝通，通過和生產(chǎn)廠家對情況的分析，得出正確的結(jié)論，解決所出現(xiàn)的問題，降低非電量保護誤動的頻率，提高電網(wǎng)的安全運行水平。其次，應(yīng)當對工作人員進行定期的知識技能培訓，使其能夠熟練地掌握相關(guān)工作的知識技能，在進行工作時，正確地使用檢驗方法，準確地檢測出設(shè)備狀況。工作中加強監(jiān)護，杜絕人為因素影響發(fā)生非電量保護誤動的情況發(fā)生。

4.1 選用抗干擾性能好、質(zhì)量穩(wěn)定可靠的非電氣量設(shè)備

傳輸電纜屏蔽層要可靠接地，接地電阻必須符合技術(shù)要求，只能是一點接地，嚴防多點接地。

4.2 加強非電量設(shè)備自身的保護工作

在主變的安裝工作中，溫度計、油位計、瓦斯繼電器由于受到環(huán)境、安裝位置的影響因素較大，所以需要加強對設(shè)備的防護工作，對溫度計采取加裝防雨罩（帽）的措施，油位計使用防水防潮材料對其外部涂抹，使其盡量減少環(huán)境對其的影響，對二次傳輸電纜加裝導管，非電氣量設(shè)備微動開關(guān)采取防潮措施，保證其絕緣強度，降低外界對微動開關(guān)的影響，提高可靠性。

4.3 提高人員的技能及管理水平

通過對以往事故事件分析，多數(shù)都與檢修人員的技能及風險防范意識有關(guān)，除加強人員培訓外，還要針對檢修工作的技術(shù)難度系數(shù)，安排技術(shù)能力相對匹配的工作人員，以防促堵，堵住事故隱患。

5 結(jié)束語

隨著大電網(wǎng)智能化水平的不斷發(fā)展，對主變壓器非電量保護的要求越來越高，只有不斷提高自己的技能水平，在工作中及時發(fā)現(xiàn)非電量保護設(shè)備在使用時出現(xiàn)的問題，不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。在解決問題中不斷提高技能及管理水平和風險控制能力，需要廣大專業(yè)技術(shù)人員不斷進行技術(shù)的探索與創(chuàng)新、分享，為電網(wǎng)變壓器的安全穩(wěn)定運行提供保障。