500 kV變壓器空載合閘重瓦斯誤動的原因分析

趙志強

摘 要：目前，500 kV空載變壓器合閘時的重瓦斯保護誤動作跳閘故事頻頻發生。以某空載變壓器合閘時重瓦斯保護動作事故為例，通過分析瓦斯繼電器二次回路故障、勵磁涌流產生的變壓器震動，進而得出了變壓器誤動的原因。

關鍵詞：瓦斯繼電器；勵磁涌流；合閘角；流速整定

中圖分類號：TM407 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.19.144

重瓦斯保護是現變壓器保護之一，能對變壓器本身的短路情況進行分析，且可以消除短路造成的不良后果，重瓦斯保護可以避免短路故障造成的損壞，使變壓器的靈敏度提升。但我國近年來常發生因變壓器誤動而導致重瓦斯誤動的問題，進而導致電力系統無法正常運行，使變壓器的穩定性不斷下降。因此，對重瓦斯保護誤動作事故應認真分析并做好防范，避免再次發生。

1 變壓器瓦斯保護的概念

變壓器重瓦斯保護可以分析變壓器內部的問題，對變壓器受熱后造成的分解變壓器油的情況進行分析，其主要部件是安裝于變壓器本體與油枕之間的連接管道的瓦斯繼電器。

變壓器內部嚴重短路故障時，變壓器油迅速分解并產生大量氣體。此時，劇烈的氣體夾雜油流沖向油枕上部，油氣流流過位于油枕通道的瓦斯繼電器時會沖擊擋板。油氣流超過一定流速，擋板轉動達到設定角度時，會接通中瓦斯繼電器觸點。瓦斯繼電器內部油面降低至浮子高度以下時，浮子在重力作用下會接通瓦斯繼電器觸點。

重瓦斯保護的主要優點是動作迅速、靈敏度高、安裝接線簡單，能反映油箱內部的各種故障。

2 主變勵磁涌流及其危害

變壓器保護一直受到勵磁涌流問題的困擾。在變壓器空載合閘或外部故障已被切除的情況下，將產生與內部短路電流相似的勵磁涌流。在最不利的情況下，變壓器空載合閘勵磁涌流會達到變壓器額定電流的數倍。

勵磁涌流作為非穿越性電流，一直以來是變壓器差動保護誤動作的重要引發因素之一。隨著繼電保護技術的不斷發展，差動保護對勵磁涌流的判別也更加靈敏，但勵磁涌流是沖擊性電流，會在合閘瞬間對線圈造成很大沖擊，嚴重時可能會導致變壓器在油箱中產生位移，破壞線圈間、線圈與端子的連接，最終導致繞組開路。勵磁涌流中豐富的諧波成分有可能引發系統在某一頻率下的諧振，對電網的電能質量造成非常不利的影響。

3 案例分析

3.1 事故過程簡介

某500 kV變電站2號主變壓器保護更換工作結束，在對相關的器件進行檢查后發現，在使用的過程中，2號變壓器的開關正在充電，合閘后一段時間內發生了跳閘工作。在檢查后發現，2號主變壓器在保護屏上顯示出瓦斯保護的提示，其他保護未出現相關提示。對主變外觀進行了分析，并對二次回路的運行和錄波情況進行了分析。

在對現場情況的檢查中發現，2號主變本體的外觀未出現異常，且沒有大量的油漏出；瓦斯繼電器的外觀也是正常的，且瓦斯繼電器中的油量正常；二次回路的檢查結果是正常的，直流系統沒有出現絕緣異常的情況；在對2號主變三相油樣進行分析后發現，其是正常的。

通過對錄波器的報告進行分析，主變高壓的電流情況是正常的，且二次數值顯示為0.3 A，電流持續時間長達160 ms。錄波器的主變高壓的電流出現故障，顯示為典型的勵磁電流。

3.2 跳閘事故原因分析

在此次研究的跳閘事故中，主變壓器實現了主變保護，且對主變壓器的故障部分進行了更換。通過分析，排除了內部短路故障的情況，且保護裝置沒有出現故障。

通常情況下，重瓦斯繼電保護可完成變壓器油面的保護工作，防止油流沖擊擋板發生故障。在進行浮球下擺實驗時，應確保繼電器的正常運行。在本次的故障中，在對變壓器的油位進行檢查發現，油位是正常的。沖擊電流會造成很大的影響，內部的繞組線圈會產生很大的電阻，導致其功率降低，進而造成線圈變形和位移等。振動現象會造成油流的變化，振動的主體會發生很大的變化。如果繼電器的擋板和信號接觸不良，則會在振動后發生誤動，導致跳閘問題產生。此外，油流的涌動會對繼電器的擋板造成巨大的沖擊作用。

在本次研究中，在合閘后會出現額定電流的急劇上升，且勵磁涌流會出現不穩定的情況。因此，變壓器的內部會因運行而產生劇烈的振動。當故障發生后，應對二次回路進行檢查，確保二次回路正常，對變壓器進行送電分析。

4 結束語

本文對某因500 kV主變壓器空載合閘而導致的重瓦斯保護誤動作事故進行了分析。分析可知，電力系統中的勵磁涌流等沖擊電流會產生油流涌動和變壓器本體振動。在氣體繼電器的試驗和流速整定不滿足要求的情況下，可能導致重瓦斯繼電器誤動作，如何哪種措施避免變壓器瓦斯保護誤動作需要我們去進一步探討和研究。

參考文獻

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〔編輯：張思楠〕