一起斷路器越級保護跳閘原因分析

張成順(衛輝市電業局,河南衛輝 453100)

一起斷路器越級保護跳閘原因分析

張成順(衛輝市電業局,河南衛輝 453100)

企業客戶的電力設備運行狀況對供電公司變電設備乃至區域電網的安全運行有著重大影響,供電企業應加強對客戶電力設備運行維護、預防性試驗的監督、檢查以及技術指導,規范企業客戶負荷側設備安全運行水平,進而提高配電網的安全。

保護 變壓器 客戶

1 事故經過

某110kV變電站有一條35kV專用線路,已運行多年。某日該35kV專供線路跳閘,所發信號為“過流Ⅱ段保護動作”,斷路器重合不成功,后加速動作跳閘,值班人員匯報調度,檢修小組迅速到達現場進行事故處理。

2 設備配置簡介

該110kV變電站為2003年投入運行,有兩臺容量為40000kVA的變壓器,兩臺變壓器均為三圈變壓器,主要負責對該市開發區工業供電,供電線路多為專線。故障線路的真空斷路器型號為ZN12-40．5,額定電流為1250A,該線路保護為三段式過流保護,且投重合閘。保護定值為過流Ⅱ段20A,時限0．3s。故障電流為21．4A,CT變比600/5,折算一次電流為2568A。

3 現場查看情況

圖1 一次接線圖

表1

圖2 保護原理圖

該專線真空斷路器A、B、C相絕緣拉桿均有不同程度的放電痕跡,三相真空泡支柱燒毀。檢修小組檢查變電站設備狀況的同時,線路管理人員迅速進行線路巡視,并沒有發現線路問題。調度值班員得到客戶變電站值班員匯報,在停電瞬間變電站內有異常聲響發出,部分設備存在異常。因技術力量不足請求支援,檢修小組趕赴事故現場。

該客戶為一碳素加工廠,屬于高能耗企業,用電負荷較大,廠區有一座35kV變電站,變壓器為一臺特種自耦變壓器。因變壓器容量較大,制造廠家將變壓器分開制造,一臺為有載調壓變壓器,一臺為整流變壓器,兩臺變壓器合二為一,整流變負荷側額定電流達49130A,其負荷側無斷路器(見圖1)。

整流變壓器型號為ZHSSPB,容量16000kVA,額定電壓20．8488-5．7735/0．1539-0．00426kV,額定電流:260．4-512．8/24943-49130A,接線方式

調壓變壓器TSSPZ,容量16300kVA,額定電壓35/20．8488-5．7735,額定電流268．6-146．5/260．4-512．8,接線方式為Y自耦,制造廠家為沈陽變壓器廠。

檢修小組成員對變電站進行巡視檢查,發現如下問題。

(1)變壓器進線斷路器A相拉桿有明顯損壞。

(2)穿墻套管至變壓器套管處架空導線有明顯放電痕跡。

(3)站內絕緣支柱上堆積有較厚的碳粉,對絕緣構成嚴重威脅。

4 現場問題分析與排查

檢修小組詢問事故發生時設備運行方式及用電負荷變化等情況,變電站值班人員匯報,當時電爐內需加大電流,值班人員調整變壓器分接檔位時,線路瞬間停電,并伴隨有異常響動。

4.1 變壓器故障分析與排除

檢修小組初步判斷調壓變壓器內部存在問題,檢修小組將故障點鎖定在調壓變壓器內部分接開關部位,展開對調壓變壓器的技術診斷,以下為變壓器的測試數據。

4.1.1 變壓器測試數據與分析

調壓變壓器檔位較多有48個檔,以下為事故時調節的檔位,變壓器當時在36檔。(見表1)

根據預防性試驗規程規定1600kVA以上的變壓器,無中性點引出的繞組,線間差別不應超過1%,通過對變壓器直流電阻測試發現變壓器直流電阻嚴重超標。

絕緣電阻試驗、直流耐壓及泄漏電流、介質損耗測試數據均接近預防性試驗規程允許范圍,試驗人員得出測試結果,調壓變壓器已損壞必須進行大修。

4.1.2 變壓器分接開關檢修

技術人員進一步了解變壓器運行情況,廠方人員回答至變壓器投入運行以來從未進行預防性試驗及大修,變壓器檔位調節較為頻繁,根據廠方提出的幾點情況,建議對有載調壓開關進行檢修。

打開有載調壓開關放油閥門,絕緣油已碳化變黑。遂將調壓開關與變壓器本體脫離,吊出,進行解體。發現該分接開關部分觸點有放電痕跡,需處理。將觸頭進行更換并磨平放電痕跡。

對變壓器有載調壓開關箱體進行清洗,并對本體絕緣油進行更換,將有載調壓開關回裝,對變壓器進行真空注油,待變壓器油靜止24h后,對變壓器重新試驗,試驗數據符合變壓器出廠各項標準。

4.2 保護動作分析及保護配置整改

4.2.1 保護動作分析與異常診斷

變壓器故障已處理,梳理分析事故經過:因該用戶在線路末端,短路故障點距110kV變電站較遠,該變電站過流Ⅱ段保護正常動作,但用戶變電站保護變壓器的斷路器無任何信號,存在問題。遂對該斷路器進行傳動試驗,當電流達到保護動作值時,斷路器確實無任何信號。看來保護回路或裝置存在問題,在檢查二次回路過程中,“我和我的小伙伴們都驚呆了”,兩臺容量為32300kVA的變壓器竟然只有速斷和過流保護,而保護不動作原因是因有人將保護跳閘出口中間繼電器短接,造成保護不動作。為什么有人將保護出口中間繼電器短接哪。下面是保護接線原理圖如（圖2）。

從圖2中可以看到保護裝置沒有時間繼電器,只有一套變壓器速斷保護,當變壓器投入運行時保護裝置躲不過變壓器的勵磁涌流。另外該變壓器屬于特種變壓器低壓側因電流較大無法安裝低壓斷路器,斷路器合閘瞬間等于直接帶大負荷運行,電流將會很大,如果這套保護正常工作,該變壓器斷路器根本合不上,若將定值改大保護靈敏度將會減低,則與上一級保護無法配合。這也是導致變電站過流Ⅱ段跳閘的原因。

4.2.2 保護配置整改方案

為了使客戶盡早恢復供電,減少因停電造成損失,供電企業技術人員隨即提出整改措施。

(1)更換一套新保護裝置。更換一套新保護裝置,需要與保護廠家進行聯系溝通配置何種保護,需一定時間。

(2)利用現有保護進行更改接線,并加裝時間繼電器。進線側有一組PT,利用PT接成復合電壓閉鎖過流保護,即低電壓與負序電壓“或”的關系,和電流是“與”的關系,可以有效的提高保護靈敏度。

同樣適用于速斷保護改造接線,這樣可以把過流或速斷定值整定準足夠準確(低)的同時,提高靈敏度。

經與廠家溝通,因廠家與客戶簽訂了大量訂單,需盡快送電加工產品,不然會造成巨大損失。于是,采用第二套整改措施。

5 暴露問題

(1)變壓器入網運行前,供電企業驗收工作不到位,保護配置不當,現場沒有發現及提出整改措施。

(2)供電企業監督不力,變壓器長期沒有進行預防性試驗。

(3)該企業客戶的變壓器投入運行將近10年,未進行過大小修,造成變壓器長期帶病運行。

(4)該企業客戶變電站技術人員專業技術不足,對設備異常跳閘問題,未進行科學分析與解決,安全意識薄弱,違規擅自短接保護出口繼電器。

6 解決辦法

(1)供電企業加強對企業客戶變電站及設備的驗收環節重視,確保進網企業電力設備的合格與規范,進而保障電網的安全運行與可靠供電。

(2)供電企業加強對企業客戶專業技術人員的監管與培訓,協助企業培養專業技術人才,提高企業用電設備的運維水平。

[1]宋昊.電力系統繼電保護技術之我見[J].科海故事博覽,2009,(6).

[2]DL/T 596-1996電力設備預防性試驗規程.

[3]白六平,崔振強.繼電保護在電力系統中的重要性[J].山西財經大學學報(高等教育出版社),2011(S1).