變壓器微機保護繼電器的非電量保護誤動分析及改進

史文毓

（江蘇省揚子石化電儀分公司煉油電儀車間，江蘇南京210048）

1 變壓器的非電量保護

從采集的信號源分，變壓器的保護可分為2種：一種是通過采集變壓器的電流、電壓等連續(xù)變化的電量作為信號源的保護；另一種是非電氣量保護，通過采集變壓器本體上發(fā)出的開關量（也叫非電量）作為信號源的保護，如：變壓器的瓦斯保護、壓力釋放保護。

在實際應用過程中，不能只注重變壓器保護繼電器是如何實現(xiàn)差動保護、復合電壓閉鎖方向過流保護等算法復雜的保護，而忽視了看似簡單的變壓器非電量保護。在實際運行過程中，經(jīng)過統(tǒng)計近幾年變壓器的保護動作情況得知，由變壓器的非電量引起的保護動作占絕大多數(shù)，如表1所示。

從以上變壓器保護動作情況來看，我們必須對變壓器的非電量保護引起高度重視。

2 變壓器非電量保護誤動作原因

我們將變壓器的非電量保護誤動原因歸納為以下幾種：

表1 煉油廠變壓器微機保護動作情況統(tǒng)計表

2.1 繼電器非電量保護門檻動作電壓太低

繼電器非電量保護門檻動作電壓太低，容易受電磁干擾引起誤動。下面通過PA100、PST645繼電器的部分技術參數(shù)以及故障現(xiàn)象來了解繼電器的開關量輸入特性。

催化變壓器保護繼電器PA100的開關量輸入特性：（1）所有開關量輸入采用光電隔離邏輯輸入。（2）具有14個開關量輸入，可用于以下輔助電壓范圍內(nèi)：DC48～265 V（閥值DC35 V）。

從PA100的技術數(shù)據(jù)可以看出，這種繼電器的開關量輸入外接直流電源范圍雖然很寬，但其閥值只有DC35 V，說明其門檻動作電壓只有35 V。經(jīng)實測，所用的PA100繼電器的門檻動作電壓最高也只有32 V左右。

I焦化變壓器保護所用的保護繼電器PST645的開關量輸入特性：（1）所有開關量采用光電隔離邏輯輸入。該保護裝置的非電量接點先經(jīng)過外部的光電隔離后，再引入綜保。（2）該裝置CPU模件內(nèi)共設置了16路開入量，其中供外部輸入的開關量10路，由裝置提供的專用24 V電源提供輸入電平。裝置必須和外接光控繼電器配合來完成非電量保護，從變壓器本體來的非電量接點，經(jīng)光控繼電器轉(zhuǎn)換為24 V信號后，輸出信號至裝置的開關量輸入端子。接收到非電量信號后，跳閘與否由軟壓板決定。I焦化變壓器所用的保護繼電器PST645在2010年8月變電所母線檢修結束后操作PT過程中連續(xù)多次出現(xiàn)非電量保護誤動作，經(jīng)現(xiàn)場實測當光控繼電器二次側(cè)電壓在14 V左右時，保護立即動作。后檢查發(fā)現(xiàn)：光電隔離輸出端至微機保護之間未采用屏蔽線接線。在外部有輕微干擾的情況下，很容易誤動。后來將外部光電隔離輸出端至微機保護之間采用屏蔽線接線后，經(jīng)過試驗，裝置工作正常。

從催化PA100繼電器的開關量輸入特性及I焦化變壓器所用的保護繼電器PST645誤動情況可以得出：門檻動作電壓低是保護誤動的主要原因，當然開關柜制造配線不規(guī)范也有一定的原因。因此以上所列的幾次誤動不是偶然因素造成的，而是必然的。這是由于在非電量保護回路中，由于現(xiàn)場的干接點K1一般距離保護繼電器較遠，需要敷設較長的二次電纜，這些二次電纜多處在強電、強磁場運行環(huán)境中，再加上控制電纜如果沒有采用屏蔽電纜，在其保護回路中往往會感應出較強的干擾信號（一般幅值大于24 V，在變電站事故環(huán)境下，感應電壓可能會更高），將引起光電三極管導通，最終導致繼電器誤動作。

2.2 變壓器本體非電量保護干接點防護不到位引起誤動

由于變壓器一般都安裝在戶外，經(jīng)常要遭受暴雨、臺風等惡劣天氣的襲擊。當現(xiàn)場的干接點受潮或進水后，常開接點之間絕緣迅速降低，就會出現(xiàn)爬電或打火現(xiàn)象，將引起光電三極管導通，最終導致繼電器誤動作。就地控制箱端子排絕緣下降、爬電等也會導致繼電器誤動作。

2.3 其他原因引起誤動

變壓器非電量保護回路中的電纜未使用屏蔽電纜，屏蔽層接地不規(guī)范，現(xiàn)場變壓器的瓦斯、溫度等外部接點沒有很好的防護措施，雷雨天進水等原因引起誤動。

3 防止變壓器非電量保護誤動的措施

有了上面的原因分析，我們就不難得到以下幾個方面的應對措施：

3.1 選用合適的保護繼電器

要選用門檻動作電壓較高的微機繼電器或變壓器專用保護繼電器，以提高其抗干擾能力。

3.2 對非變壓器專用繼電器進行改造

如果已經(jīng)采用了門檻動作電壓較低的繼電器作為變壓器保護繼電器，能夠更換成變壓器專用的保護繼電器或門檻動作電壓較高的繼電器當然很好，但這樣做往往成本很高。下面以催化變壓器保護繼電器PA100為例介紹一種簡單經(jīng)濟、行之有效的改進方法。改造前催化變壓器非電量保護接線圖如圖1所示。

圖1 改造前原理圖

1#變壓器主要的非電量保護設置在PA100保護繼電器中。其中瓦斯、溫度2個非電量保護，采用干接點輸出供給PA100保護繼電器，作為PA100的開關量輸入，由PA100繼電器實現(xiàn)出口跳閘。這2個保護均有專用的保護壓板，位于PA100的開關量輸入接點前，屬于PA100的入口壓板。

改造方法：（1）在保護回路中增加2個中間繼電器，上述1#變壓器瓦斯、溫度這2個用于跳閘或報警的保護動作接點不直接接入INT PA100，而改接到中間繼電器（這種中間繼電器一般選用額定電壓為DC220 V，其動作電壓一般都大于150 V，且體積小巧，便于安裝），中間繼電器輸出2付接點，其中一付接點接入跳閘回路實現(xiàn)跳閘功能，另一付接點仍然接入INT PA100繼電器作為開關量輸入，通過INTPA100繼電器實現(xiàn)保護動作信息存儲和上傳。（2）修改INT PA100保護繼電器內(nèi)部邏輯設置。改造后INT PA100非電量保護接線圖如圖2所示。

圖2 改造后原理圖

3.3 其他防護措施

（1）電纜屏蔽。將變壓器非電量保護回路中使用的電纜全部改為屏蔽電纜，以減少電磁干擾對保護的影響。（2）非電量保護接點防護。為做好變壓器瓦斯繼電器、壓力釋放閥等外部干接點的防護措施，給這些設施增加防雨罩，電纜管口涂上密封膠是很好的辦法。（3）就地控制箱改進。將變壓器瓦斯繼電器、壓力釋放閥等引線就地控制箱端子排接線進行分隔，電纜進出口防水堵料封口，防止因潮濕、結露等引起絕緣下降、爬電等。

4 結語

通過本文的分析，我們對變壓器微機保護繼電器的非電量保護有了更全面的認識。通過改進，消除了非變壓器專用微機保護繼電器的非電量保護誤動作，提高了設備運行可靠性。

［1］李佑光.電力系統(tǒng)繼電保護原理及新技術［M］.北京：科學出版社，2003

［2］楊新民.電力系統(tǒng)微機保護培訓教材［M］.北京：電力出版社，2000