主變壓器非電量保護誤動原因分析及預防措施

宋長勇

（云南電網有限責任公司昆明供電局，云南 昆明 650299）

主變壓器的非電量保護裝置，顧名思義就是指由非電氣量反映的故障動作或發信的保護，一般是指保護的判據不是電量（電流、電壓、頻率、阻抗等），而是非電量，比如瓦斯保護（通過油速整定）、溫度保護（通過溫度高低）、防暴保護（壓力）、防火保護（通過火災探頭等）、超速保護（速度整定）等。該裝置的工作原理是利用非電氣量，在變壓器發生故障時，非電氣量會及時感知主變發生故障。在發生該故障后能夠通過保護裝置及時地對變壓器進行報警、提醒運行人員采取應急措施，直至發生斷路器跳閘停運操作，達到最大限度地保護主變壓器的效果，從而保護整個電網安全運行的目的。這些設備都是保證變壓器安全穩定運行的重要因素。為了防止主變壓器在長期的運行使用過程中設備元件出現異常情況，導致主變壓器出現意外故障，需要加強對主變壓器的保護。

1 非電量保護誤動作原理分析

通過500 kV 鴨溪變電站1 號主變壓器跳閘事故發現：在這起事故中，非電氣量設備沒有問題，是人為因素造成的非電氣量裝置誤動。在平時主變的維修過程中，除了對主變油枕上的輕瓦斯、油枕與主變本體連接油管通路中的重瓦斯、油枕上的油位計、主變本體上的油溫表、繞組溫度表進行定期檢查校驗，保證非電氣量保護裝置不發生設備故障。當主變內部鐵芯繞著線圈出現故障時，故障點溫度會迅速升高，造成變壓器內部油流的涌動：①油枕上的油位會發生變化，油位計上的接點在達到規定值后會向非電量保護裝置發出油位異常信號。②變壓器油流涌動超過正常規定值后，涌動的油流沖擊輕瓦斯上的擋板，擋板動作，觸點接通發出輕瓦斯動作信號。③主變壓器本體上的油溫表溫包探頭感應主變上層油溫，在正常負荷油溫下，油溫表第一、第二對微動開關根據油溫變化情況，通過PLC 分散控制系統帶動主變風冷系統給主變降溫。④在主變故障點未排除的情況下，溫度繼續升高，故障點高溫通過變壓器油傳導造成油流涌動加大，根據熱脹冷縮原理，變壓器油在壓力增大情況下，從主變箱體通過和主變油枕之間的連接管道沖向油枕從而泄壓，變壓器油在涌過主變箱體與油枕連接中的重瓦斯時，觸動重瓦斯擋板。造成擋板接點動作、重瓦斯動作，非電量保護裝置帶動斷路器跳閘，徹底切除故障主變與電網的連接。故障主變停運，從而達到保護故障主變及其電網的目的。在此過程中，主變本體上的溫度表和繞組溫度表第四對微動開關油溫高跳閘接點由于超過了非電量保護定值規定范圍，回路接通，非電量保護裝置也會通過保護壓板出口帶動斷路器跳閘。

2 事故分析及處理方式

整體分析這起主變壓器的意外停運，主要原因是該組變壓器中的主變本體繞組溫度高跳閘微動開關意外接通，保護裝置出口壓板沒有切除。深刻剖析原因不難發現，這起事故是工作人員技術水平不過硬所致，同時對工作中可能產生的風險等級評估不充分。事后分析方面，工作人員對主變繞組溫度計跳閘連接二次回路不了解，對非電量保護跨專業技能培訓不足。比如，有的供電局非電氣量輕瓦斯、重瓦斯繼電保護專業在維護、油枕油位計檢修專業維護，溫度計熱工專業在維護，主變本體風冷系統PLC 又是繼電保護專業維護。這種多工種、跨專業維護很容易職責權限劃定不清，出現技術上檢修不到位。主變正常帶負荷工作時，鐵芯繞組線圈產生的溫度，通過變壓器油的循環把溫度帶到變壓器本體附件百葉窗自然循環風冷散熱。其溫度控制是通過主變溫度計感應油面溫度的變化，溫度計第一、第二對微動開關接通或斷開，向PLC 分散控制系統提供一個開關量，PLC 根據溫度計微動開關的變化，向風冷系統繼電器提供一個模似量信號，風冷系統啟動或停止。自動控制主變本體溫度，當主變鐵芯繞組線圈發生故障時，故障點溫度急劇升高，熾熱的油流翻騰到主變本體上部，正常工作的風冷系統已經無法滿足降溫要求，油面溫度繼續升高，超過非電量保護設定的定值后，油面溫度計向測控裝置發出油溫高報警信號，直至向保護裝置發出跳閘信號。

3 出現非電量保護誤動的原因分析

3.1 中間轉換器A/D 工作不穩定

在非電量保護中，一般采用4～20 mA 電流或1～5 V 電壓的傳輸方式，非電氣量監測的開關量通過A/D 轉換成模似量傳輸到保護裝置，由于現場環境、電磁干擾等多重因素影響，A/D 轉換器工作不穩定會造成非電量保護裝置誤動。

3.2 電纜屏蔽層質量差

如果非電量信號的傳輸電纜屏蔽層質量差，電磁會在電纜回路中出現強烈的干擾信號，這些干饒信號會對非電量保護造成影響，引發非電量保護的誤動。

3.3 非電量設備保護接點保護性差

在非電氣量保護中，微動開關接點是影響非電量保護的重要因素，其絕緣電阻必須符合要求，外部本體必須可靠接地，才能保證微動開關在正常的情況下動作，但是由于所安裝的位置及工作環境惡劣，受到自然環境因素的影響很大，微動開關經常受到較強的影響，比如污染的空氣、灰塵、震動、日曬雨淋等不利條件。微動開關受到腐蝕后，會出現絕緣性降低的情況，此時會導致非電量保護的誤動或拒動。

4 對于非電量保護誤動應當采取的措施

通過對上述所出現問題進行分析，除自身積極完善解決潛在隱患外，要及時地與設備廠家進行溝通，通過和生產廠家對情況的分析，得出正確的結論，解決所出現的問題，降低非電量保護誤動的頻率，提高電網的安全運行水平。其次，應當對工作人員進行定期的知識技能培訓，使其能夠熟練地掌握相關工作的知識技能，在進行工作時，正確地使用檢驗方法，準確地檢測出設備狀況。工作中加強監護，杜絕人為因素影響發生非電量保護誤動的情況發生。

4.1 選用抗干擾性能好、質量穩定可靠的非電氣量設備

傳輸電纜屏蔽層要可靠接地，接地電阻必須符合技術要求，只能是一點接地，嚴防多點接地。

4.2 加強非電量設備自身的保護工作

在主變的安裝工作中，溫度計、油位計、瓦斯繼電器由于受到環境、安裝位置的影響因素較大，所以需要加強對設備的防護工作，對溫度計采取加裝防雨罩（帽）的措施，油位計使用防水防潮材料對其外部涂抹，使其盡量減少環境對其的影響，對二次傳輸電纜加裝導管，非電氣量設備微動開關采取防潮措施，保證其絕緣強度，降低外界對微動開關的影響，提高可靠性。

4.3 提高人員的技能及管理水平

通過對以往事故事件分析，多數都與檢修人員的技能及風險防范意識有關，除加強人員培訓外，還要針對檢修工作的技術難度系數，安排技術能力相對匹配的工作人員，以防促堵，堵住事故隱患。

5 結束語

隨著大電網智能化水平的不斷發展，對主變壓器非電量保護的要求越來越高，只有不斷提高自己的技能水平，在工作中及時發現非電量保護設備在使用時出現的問題，不斷發現問題、解決問題。在解決問題中不斷提高技能及管理水平和風險控制能力，需要廣大專業技術人員不斷進行技術的探索與創新、分享，為電網變壓器的安全穩定運行提供保障。