主變壓器非電量保護誤動原因分析及預防措施

白國鋼

(華電能源股份有限公司牡丹江第二發電廠，黑龍江 牡丹江 157015)

主變壓器非電量保護誤動原因分析及預防措施

白國鋼

(華電能源股份有限公司牡丹江第二發電廠，黑龍江 牡丹江 157015)

針對某電廠#9機組非計劃停運事故，通過試驗分析及檢查，發現繞組溫度控制器中的一體化變流器燒損，繞組溫度異常升高，造成非電量保護誤動，主變壓器出口開關跳閘，最終導致機組停機。根據相關標準的要求，將非電量保護由跳閘改投信號，并提出了非電量保護跳閘壓板停用后的運行防范措施及處置方案，防止機組非計劃停運。

主變壓器；非電量保護；繞組溫度；一體化變流器；非計劃停運

0 引言

變壓器非電量保護是由非電氣量反映的故障動作或發信的保護，是變壓器安全運行的重要保障，保護的判據不是電量，而是變壓器的油流、溫度、壓力等，實際運行中，因變壓器非電量保護的元件老化破損，電纜絕緣故障，極易造成非電量保護誤動，變壓器出口開關跳閘，機組停機[1]。2016-05-21，某電廠#9機組運行中跳閘，跳閘首出為“發電機保護停機”，檢查為#9發電機變壓器組(以下簡稱發變組)保護屏“主變壓器(以下簡稱主變)繞組溫度高跳閘”。直接原因是主變繞組溫度控制器中的一體化變流器燒損，主變繞組溫度迅速升高至保護動作值，造成主開關誤跳閘。

1 事故經過

2016-05-21 T 12：20：00，運行人員在分散控制系統(DCS)畫面發現#9主變繞組溫度異常升至71 ℃，聯系相關人員將#9機組負荷從290 MW減至200 MW，并立即派人就地查看，#9主變繞組溫度表數值與DCS畫面指示一致，#9主變4組冷卻器風扇運行正常，此時#9主變繞組溫度已上升至105 ℃。12：28:00，#9機組負荷減至256 MW時，#9主變繞組溫度突增至動作值120 ℃，#9主變220 kV側2309開關跳閘，造成#9機組停機。#9主變參數見表1。

2 事故處理

(1)運行人員布置#9發變組安全措施。

1)將#9發變組由熱備用轉冷備用。檢查#9主變220 kV側2309開關在“分閘”位置，拉開#9主變220 kV側2309乙刀閘，檢查#9主變220 kV側2309甲刀閘在“分閘”位置。拉開6 kV ⅨA段工作分支6901開關至“檢修”位置 ，拉開6 kV ⅨB段工作分支6902開關至“檢修”位置。

表1 #9主變參數

2)將#9發變組由冷備用轉檢修。在6 kV ⅨA段工作分支6901開關后下柜門內裝設一組接地線(#1)，在6 kV ⅨB段工作分支6902開關后下柜門內裝設一組接地線(#2)，在#9發電機出口避雷器處裝設一組接地線(#3)，在#9主變220 kV側套管引出線處裝設一組接地線(#7)。

(2)檢修人員將#9主變高壓側拆頭，對#9主變高壓側繞組進行了直流電阻測試(見表2)，測試結果合格，符合DL/T 596—1996《電力設備預防性試驗規程》要求[2]，與2015年小修時的測試結果相比沒有變化。

(3)取#9主變油樣進行色譜分析，分析報告見表3，試驗結果合格，符合GB/T 7252—2001《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》要求[3]。

(4)對#9主變繞組溫度控制器進行檢查，發現溫度控制器中的一體化變流器燒損；將#9主變繞組溫度控制器中的電流互感器(CT)回路二次端子短接，短接后#9主變繞組溫度控制器顯示溫度為#9主變油溫。經請示網調同意，退出“#9主變繞組溫度高”跳閘壓板，改投報警信號。

表2 #9主變高壓側繞組直流電阻測試結果

注：AO，BO，CO為相別。

表3 #9主變油色譜分析報告 μL/L

3 原因分析

(1)各時段負荷對應的#9主變電流、油溫沒有異常變化，只是#9主變繞組溫度上升較快。因為#9主變繞組溫度是由變壓器上層油溫和B相高壓側電流經變流器調整后得出的數值，在主變油溫和電流沒有突變的情況下繞組溫度快速上升，說明#9主變內部沒有故障，是外部測溫回路出現了問題。

(2)經現場檢查及分析認為，#9主變繞組溫度控制器中的一體化變流器(型號BL-E)運行中燒損，溫度短時間內急劇上升，達到#9主變繞組溫度動作值120 ℃，造成#9主變220 kV側2309開關跳閘。主變繞組溫度控制器中的一體化變流器燒損，是造成主變繞組溫度迅速升高，最終導致主變跳閘的直接原因。

(3)各級專業技術人員監督管理不到位，未采取必要的措施避免主設備單一保護誤動，是#9主變繞組溫度高跳閘的間接原因。

4 預防措施

(1)退出主變繞組溫度高跳閘保護，投報警信號。

(2)聯系主變繞組溫度控制器生產廠家，分析一體化變流器故障原因，及時恢復主變繞組溫度控制器運行。

(3)運行、檢修單位加強主變油溫、繞組溫度的監視及冷卻系統的巡檢，發現異常及時通知檢修并匯報。

(4)集控車間電氣專業制定《主變、高壓廠用變壓器(以下簡稱高廠變)、高壓備用變壓器(以下簡稱高備變)非電量保護跳閘壓板停用后運行防范措施及處置方案》，要求各值長、電氣值班員都熟知并掌握。

(5)明確變壓器繞組溫度控制器檢驗方式，由熱工專業負責聯系黑龍江省電力科學研究院熱工實驗室，電氣專業按規定周期送檢。

(6)由熱工專業在DCS中增加主變、高廠變、高備變的油溫、繞組溫度高報警語音提示功能。

5 非電量保護出口方式變更依據

目前，該電廠主變、高廠變、高備變的非電量保護包括瓦斯保護、壓力釋放保護、上層油溫高保護、繞組溫度高保護以及冷卻器全停保護等，自投產以來均作用于跳閘。Q/GDW 1175—2013《變壓器、高壓并聯電抗器和母線保護及輔助裝置標準化設計規范》中關于非電量保護的要求指出“重瓦斯保護作用于跳閘，其余非電量保護宜作用于信號”[4]。聯系了華電電力科學研究東北分院繼電保護專業人員，其建議除重瓦斯保護投跳閘外，其他非電量保護均投信號。

變更出口方式的非電量保護：主變、高廠變、高備變的壓力釋放保護，上層油溫高保護，繞組溫度高保護，冷卻器全停保護，突發壓力繼電器，速動油壓繼電器及高備變有載調壓壓力釋放改投報警信號。

提高保護的可靠性必然會降低其靈敏性，改發信號的保護由于取消了跳閘功能，運行人員應按《主變、高廠變、高備變非電量保護跳閘壓板停用后運行防范措施及處置方案》執行。

6 主變、高廠變、高備變非電量保護跳閘壓板停用后的預防措施及處置方案

6.1 預防措施

(1)運行人員加強主變、高廠變、高備變上層油溫及繞組溫度、負荷、電流、電壓等電氣參數的監視，每小時準確記錄1次。

(2)加強電氣設備巡回檢查，檢查主變、 高廠變、 高備變本體油溫表及繞組溫度表的指示，與控制室的數值進行核對，保證偏差在±2 ℃以內。

(3)檢查主變、高廠變、高備變冷卻風扇及潛油泵，確保運行正常。主變冷卻風扇(共5組)2組投手動、2組投自動、1組投備用運行，高廠變冷卻風扇(共2組)投1組運行，高備變冷卻風扇(共2組)投1組運行。

6.2 處置方案(以主變為例)

6.2.1 主變上層油溫(3個溫度測點)大幅升高

(1)主變上層油溫(1個溫度測點)較平時相同負荷和環境溫度下高出10 ℃以上，或主變負荷、電流未發生變化，上層油溫(1個溫度測點)不斷上升至85 ℃報警信號發出時，匯報值長、通知檢修；同時，運行人員就地檢查主變冷卻風扇全部投入運行正常、潛油泵運行正常、油位指示正常、變壓器本體聲音正常。檢修確認主變上層油溫表故障，運行人員用其他2塊上層油溫表監視主變運行。

(2)主變上層油溫(2個或3個溫度測點)較平時相同負荷和環境溫度下高出10 ℃以上，或主變負荷未發生變化，但繞組溫度、電流之一發生變化，主變上層油溫不斷上升至85 ℃報警信號發出時，運行人員立即請示值長，降低發電機有功負荷，控制主變上層油溫在85 ℃以下；同時，就地檢查主變冷卻風扇全部正常投入運行、潛油泵運行正常、油位指示正常、主變本體聲音正常，通知檢修人員，聯系化學專業取油樣進行化驗。處理期間主變上層油溫至動作值105 ℃時，油質色譜分析異常，判斷為主變內部故障，立即切換6 kV廠用電，匯報值長并緊急停機。

6.2.2 主變繞組溫度大幅升高

(1)主變繞組溫度較平時相同負荷和環境溫度下高出10 ℃以上，或主變負荷、上層油溫、電流未發生變化，繞組溫度不斷上升至80 ℃報警信號發出時，匯報值長并通知檢修；同時，運行人員就地檢查主變冷卻風扇全部正常投入運行、潛油泵運行正常、油位指示正常、主變本體聲音正常。檢修確認主變繞組溫度故障并處理，運行人員用上層油溫表監視主變運行。

(2)主變繞組溫度較平時相同負荷和環境溫度下高出10 ℃以上，或主變負荷未發生變化，但上層油溫、電流之一發生變化，主變繞組溫度不斷上升至95 ℃報警信號發出時，運行人員立即請示值長，降低發電機負荷，控制主變繞組溫度在95 ℃以下，通知檢修人員，聯系化學專業取油樣進行化驗。處理期間主變繞組溫度至動作值105 ℃時，油質色譜分析異常，判斷為主變內部故障，立即切換6 kV廠用電，匯報值長并緊急停機。

7 結束語

變壓器非電量保護改投報警信號，避免了元件老化破損、電纜絕緣故障而造成非電量保護誤動、機組“非停”事故。運行人員必須加強電氣參數監視及電氣設備巡檢，發現變壓器電流、油流、溫度、壓力異常時，應及時進行處理，防止事故擴大。

[1]操敦奎，許維宗，阮國方.變壓器運行維護與故障分析處理[M].北京：中國電力出版社，2008.

[2]電力設備預防性試驗規程：DL/T 596—1996[S].

[3]變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則：GB/T 7252—2001[S].

[4]變壓器、高壓并聯電抗器和母線保護及輔助裝置標準化設計規范：Q/GDW 1175—2013[S].

(本文責編：劉芳)

2017-04-23；

2017-06-05

TM 772

B

1674-1951(2017)07-0039-03

白國鋼(1972—)，男，黑龍江牡丹江人，工程師，從事電廠集控運行方面的工作(E-mail:mecbgg@163.com)。