運(yùn)行中主變跳閘原因分析與處理

運(yùn)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(yùn)行中三側(cè)斷路器同時(shí)跳閘，無保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，為此我們對(duì)主變保護(hù)和二次回路做詳細(xì)檢查分析，找到可能引起跳閘的若干薄弱環(huán)節(jié)。關(guān)鍵詞：變壓器跳閘非電量保護(hù)故障現(xiàn)象2006年8月9日11時(shí)20分左右，該變電站兩臺(tái)110kV/35kV/10kV主變?nèi)齻?cè)并列運(yùn)行，在系統(tǒng)沒有任何波動(dòng)的情況下，2#主變突然三側(cè)斷路器同時(shí)跳閘，微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置只采集到斷路器變位信息，無任何保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，但在綜自后臺(tái)系統(tǒng)中有非電量保護(hù)裝置間斷失電和電源恢復(fù)的報(bào)文。當(dāng)運(yùn)行人員到屏后檢查過程中，裝置又出現(xiàn)隨機(jī)上電的情況，最后檢查確認(rèn)直流空開輸出對(duì)應(yīng)的直流負(fù)（KM-）的屏體端子短接連片處于松動(dòng)的虛接狀態(tài)。2006年12月04日12時(shí)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(hù)配置情況分析，可造成三側(cè)斷路器同時(shí)跳閘的只有主變差動(dòng)保護(hù)和非電量保護(hù)。該差動(dòng)保護(hù)裝置的三側(cè)出口繼電器彼此獨(dú)立，每個(gè)繼電器由獨(dú)立的IO口驅(qū)動(dòng)，并且受開出功能的控制，只有滿足保護(hù)動(dòng)作條件時(shí)才會(huì)三側(cè)同時(shí)出口跳閘，且保護(hù)動(dòng)作時(shí)會(huì)有完整的信號(hào)報(bào)文。主變跳閘時(shí)，一次系統(tǒng)沒有波動(dòng)，不具備差動(dòng)動(dòng)作條件，差動(dòng)保護(hù)出口跳閘可能性不大。該非電量保護(hù)裝置的三側(cè)出口由兩個(gè)并聯(lián)的重動(dòng)繼電器完成，兩繼電器回路上彼此不獨(dú)立，如果公共回路串入強(qiáng)干擾，可造成主變?nèi)齻?cè)同時(shí)出口跳閘。因此，非電量裝置造成誤動(dòng)的可能性時(shí)很大。2.2可造成非電量保護(hù)誤動(dòng)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(hù)裝置的二次電纜較長，而非電量保護(hù)啟動(dòng)功率過小時(shí)，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(hù)誤動(dòng)。2.2.2、 交流串入：交流電壓串入非電量保護(hù)直流回路，可造成非電量保護(hù)誤動(dòng)。2.2.3、 絕緣破壞：如果動(dòng)作于跳閘的重瓦斯繼電器等非電量接點(diǎn)絕緣損壞，可造成誤動(dòng)跳閘，例如瓦斯繼電器密封不好，接線端子受雨水浸泡時(shí)，常發(fā)生此類誤動(dòng)。如果接點(diǎn)對(duì)地絕緣損壞，直流系統(tǒng)另有一點(diǎn)發(fā)生正接地時(shí)，也可能造成出口誤動(dòng)。2.2.4、 本次事故有負(fù)電源接觸不良情況，由于二次電纜分布電容，會(huì)使非電量內(nèi)部出口繼電器兩端電壓產(chǎn)生波動(dòng)，如果非電量保護(hù)裝置啟動(dòng)功率小，而二次電纜分布電容足夠大，此波動(dòng)過程就有可能造成非電量保護(hù)誤動(dòng)。2.3現(xiàn)場(chǎng)檢查測(cè)試與分析2.3.1、為消除主變誤跳隱患，在現(xiàn)場(chǎng)做了詳細(xì)檢查。事后對(duì)非電量出口重動(dòng)繼電器測(cè)試發(fā)現(xiàn)，出口重動(dòng)繼電器動(dòng)作電壓為130V，動(dòng)作功率近2W，用于發(fā)非電量保護(hù)動(dòng)作報(bào)文的光隔并聯(lián)在出口重動(dòng)繼電器上，導(dǎo)通電壓為160V。這樣如果該回路串入的強(qiáng)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(hào)的情況。2.3.2、 對(duì)直流回路進(jìn)行絕緣測(cè)試合格，主變?nèi)齻?cè)跳閘時(shí)未有直流接地現(xiàn)象，排除直流接地引起的誤動(dòng)，也排除了交流直接串入的可能性。2.3.3、 主變端子箱通風(fēng)電機(jī)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(dòng)風(fēng)冷的交流接觸器主觸點(diǎn)下口有黑色積碳，接觸器輔助接點(diǎn)外殼有黃黑色碳化痕跡，邊緣有白色斑點(diǎn)，有短路和受潮現(xiàn)象。該接觸器線圈和主觸點(diǎn)是交流回路，輔助接點(diǎn)是非電量保護(hù)直流回路，如果外殼絕緣碳化，會(huì)造成交流電串入非電量保護(hù)直流系統(tǒng)。但是，停電后用1000V搖表測(cè)絕緣，接觸器接點(diǎn)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(hù)二次電纜分布電容測(cè)試對(duì)裝置帶實(shí)際回路試驗(yàn)，通斷非電量保護(hù)二次回路直流電源負(fù)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(cè)算分布電容的影響。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，繼電器線圈兩端捕捉到的感應(yīng)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(shí)間約為5毫秒。這樣看來，非電量保護(hù)二次回路分布電容很小，暫態(tài)過程也短，小于繼電器動(dòng)作時(shí)間，而在試驗(yàn)過程中也沒有出現(xiàn)非電量保護(hù)動(dòng)作出口。模擬實(shí)驗(yàn)：如下圖所示，當(dāng)非電量保護(hù)負(fù)電源接觸不良時(shí)，+kM通過其它回路向非電量保護(hù)跳閘回路(017)的分布電容充電，017回路逐漸與+kM同電位。當(dāng)負(fù)電源恢復(fù)時(shí)，繼電器J線圈負(fù)端躍變?yōu)樨?fù)電，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(shí)間超過出口繼電器動(dòng)作時(shí)間，可造成繼電器J動(dòng)作跳閘。為了解非電量保護(hù)啟動(dòng)功率和分布電容之間的關(guān)系，進(jìn)行了如下模擬實(shí)驗(yàn)。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(guān)K用來產(chǎn)生波動(dòng)過程，J為非電量保護(hù)裝置內(nèi)部的出口繼電器線圈，其正常啟動(dòng)功率約2W。試驗(yàn)中，C的取值分別為0.1UF，1UF，2.2UF，在K端反復(fù)合上和斷開，模擬波動(dòng)過程，結(jié)果：當(dāng)電容為1UF時(shí)，出口繼電器開始跳動(dòng)，但沒有發(fā)現(xiàn)觸點(diǎn)來不及閉合就返回；當(dāng)電容為2.2UF時(shí)，出口繼電器出口接點(diǎn)可以閉合。2.4、 誤動(dòng)原因分析通過上述的檢查、試驗(yàn)和分析，我們認(rèn)為：雖然在對(duì)裝置帶實(shí)際回路試驗(yàn)中，通斷非電量保護(hù)二次回路直流電源負(fù)端，沒有出現(xiàn)非電量保護(hù)動(dòng)作出口。但已在出口繼電器線圈兩端形成電壓的波動(dòng)。衰減很快，是在主變停用的工況下測(cè)試的，當(dāng)在主變帶負(fù)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(nèi)的布線情況，很可能造成該波動(dòng)電壓能夠使非電量保護(hù)動(dòng)作。而兩次動(dòng)作時(shí)都有一個(gè)共同點(diǎn)，就是該保護(hù)的直流電源有間斷失電和電源恢復(fù)的現(xiàn)象。也就是說，在小動(dòng)作功率的出口重動(dòng)繼電器接于室外電纜，有一定的分布電容且有直