運行中主變跳閘原因分析與處理

運行中主變跳閘原因分析與處理周野呂梁供電分公司摘要：我分公司一座老舊110KV變電站在綜自改造后不久，1、2#主變先后在正常運行中三側斷路器同時跳閘，無保護動作信號，為此我們對主變保護和二次回路做詳細檢查分析，找到可能引起跳閘的若干薄弱環(huán)節(jié)。關鍵詞：變壓器跳閘非電量保護故障現(xiàn)象2006年8月9日11時20分左右，該變電站兩臺110kV/35kV/10kV主變三側并列運行，在系統(tǒng)沒有任何波動的情況下，2#主變突然三側斷路器同時跳閘，微機保護測控裝置只采集到斷路器變位信息，無任何保護動作信號，但在綜自后臺系統(tǒng)中有非電量保護裝置間斷失電和電源恢復的報文。當運行人員到屏后檢查過程中，裝置又出現(xiàn)隨機上電的情況，最后檢查確認直流空開輸出對應的直流負（KM-）的屏體端子短接連片處于松動的虛接狀態(tài)。2006年12月04日12時39分，再次出現(xiàn)上述現(xiàn)象。但未發(fā)現(xiàn)有電源接觸不良的地方。1、故障原因查找和分析2.1可造成三相跳閘的因素根據(jù)該主變保護配置情況分析，可造成三側斷路器同時跳閘的只有主變差動保護和非電量保護。該差動保護裝置的三側出口繼電器彼此獨立，每個繼電器由獨立的IO口驅動，并且受開出功能的控制，只有滿足保護動作條件時才會三側同時出口跳閘，且保護動作時會有完整的信號報文。主變跳閘時，一次系統(tǒng)沒有波動，不具備差動動作條件，差動保護出口跳閘可能性不大。該非電量保護裝置的三側出口由兩個并聯(lián)的重動繼電器完成，兩繼電器回路上彼此不獨立，如果公共回路串入強干擾，可造成主變三側同時出口跳閘。因此，非電量裝置造成誤動的可能性時很大。2.2可造成非電量保護誤動的因素2.2.1、 直流接地：二次電纜芯線與大地之間存在著分布電容，如果從主變本體到非電量保護裝置的二次電纜較長，而非電量保護啟動功率過小時，在發(fā)生直流接地的暫態(tài)過程中，分布電容引起的充放電電流可造成非電量保護誤動。2.2.2、 交流串入：交流電壓串入非電量保護直流回路，可造成非電量保護誤動。2.2.3、 絕緣破壞：如果動作于跳閘的重瓦斯繼電器等非電量接點絕緣損壞，可造成誤動跳閘，例如瓦斯繼電器密封不好，接線端子受雨水浸泡時，常發(fā)生此類誤動。如果接點對地絕緣損壞，直流系統(tǒng)另有一點發(fā)生正接地時，也可能造成出口誤動。2.2.4、 本次事故有負電源接觸不良情況，由于二次電纜分布電容，會使非電量內部出口繼電器兩端電壓產(chǎn)生波動，如果非電量保護裝置啟動功率小，而二次電纜分布電容足夠大，此波動過程就有可能造成非電量保護誤動。2.3現(xiàn)場檢查測試與分析2.3.1、為消除主變誤跳隱患，在現(xiàn)場做了詳細檢查。事后對非電量出口重動繼電器測試發(fā)現(xiàn)，出口重動繼電器動作電壓為130V，動作功率近2W，用于發(fā)非電量保護動作報文的光隔并聯(lián)在出口重動繼電器上，導通電壓為160V。這樣如果該回路串入的強干擾介于130V-160V之間，就有可能出現(xiàn)裝置出口跳閘但不能發(fā)出信號的情況。2.3.2、 對直流回路進行絕緣測試合格，主變三側跳閘時未有直流接地現(xiàn)象，排除直流接地引起的誤動，也排除了交流直接串入的可能性。2.3.3、 主變端子箱通風電機接觸器有絕緣損壞痕跡在主變端子箱檢查中，發(fā)現(xiàn)啟動風冷的交流接觸器主觸點下口有黑色積碳，接觸器輔助接點外殼有黃黑色碳化痕跡，邊緣有白色斑點，有短路和受潮現(xiàn)象。該接觸器線圈和主觸點是交流回路，輔助接點是非電量保護直流回路，如果外殼絕緣碳化，會造成交流電串入非電量保護直流系統(tǒng)。但是，停電后用1000V搖表測絕緣，接觸器接點絕緣電阻在幾百兆歐以上，絕緣良好。黑黃色碳化痕跡可以擦除，下面沒有碳化燒穿，沒有形成交流串入直流的通道。2.3.4、 非電量保護二次電纜分布電容測試對裝置帶實際回路試驗，通斷非電量保護二次回路直流電源負端，用示波器記錄出口繼電器線圈兩端電壓波形，根據(jù)該波形可測算分布電容的影響。試驗發(fā)現(xiàn)，繼電器線圈兩端捕捉到的感應電壓最大約240V，但衰減很快，0.3-0.8毫秒左右降到110V以下，完全衰減的時間約為5毫秒。這樣看來，非電量保護二次回路分布電容很小，暫態(tài)過程也短，小于繼電器動作時間，而在試驗過程中也沒有出現(xiàn)非電量保護動作出口。模擬實驗：如下圖所示，當非電量保護負電源接觸不良時，+kM通過其它回路向非電量保護跳閘回路(017)的分布電容充電，017回路逐漸與+kM同電位。當負電源恢復時，繼電器J線圈負端躍變?yōu)樨撾?，由于電纜分布電容影響，017電位不能突變，仍與+kM同電位，在繼電器J線圈兩端形成220V電壓差，隨著電容放電逐漸衰減，如果電容容量大，放電時間超過出口繼電器動作時間，可造成繼電器J動作跳閘。為了解非電量保護啟動功率和分布電容之間的關系，進行了如下模擬實驗。KM+KM-如圖：電容C用于模擬電纜芯線之間的分布電容，L模擬芯線之間的互感，開關K用來產(chǎn)生波動過程，J為非電量保護裝置內部的出口繼電器線圈，其正常啟動功率約2W。試驗中，C的取值分別為0.1UF，1UF，2.2UF，在K端反復合上和斷開，模擬波動過程，結果：當電容為1UF時，出口繼電器開始跳動，但沒有發(fā)現(xiàn)觸點來不及閉合就返回；當電容為2.2UF時，出口繼電器出口接點可以閉合。2.4、 誤動原因分析通過上述的檢查、試驗和分析，我們認為：雖然在對裝置帶實際回路試驗中，通斷非電量保護二次回路直流電源負端，沒有出現(xiàn)非電量保護動作出口。但已在出口繼電器線圈兩端形成電壓的波動。衰減很快，是在主變停用的工況下測試的，當在主變帶負荷的工況下，由于交直流回路都有不同的電流以及電纜和屏內的布線情況，很可能造成該波動電壓能夠使非電量保護動作。而兩次動作時都有一個共同點，就是該保護的直流電源有間斷失電和電源恢復的現(xiàn)象。也就是說，在小動作功率的出口重動繼電器接于室外電纜，有一定的分布電容且有直