探討解決穿越性大電流沖擊導致主變重瓦斯保護誤動作的方法

謝廣健

(廣東電網有限責任公司 佛山供電局，廣東 佛山 528000)

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探討解決穿越性大電流沖擊導致主變重瓦斯保護誤動作的方法

謝廣健

(廣東電網有限責任公司 佛山供電局，廣東 佛山 528000)

摘要：大容量變壓器在區外接地故障或遭受雷擊時，會產生穿越性大電流。穿越性大電流沖擊主變壓器時，會產生很大的電動力，從而引起主變壓器線圈擠壓和變形，主變壓器油箱內絕緣油迅速向油枕方向流動，涌動的油流沖擊瓦斯繼電器擋板，使主變重瓦斯保護動作，跳開主變壓器三側開關，從而嚴重影響了變壓器的穩定。防止瓦斯繼電器在穿越性大電流下誤動是變壓器穩定運行的重要研究課題。通過分析穿越性大電流的產生、瓦斯繼電器的動作原理，結合變電站的實際情況，發現在瓦斯繼電器重動出口增加一個延時，可以躲過穿越性電流的切斷時間，從而避免重瓦斯保護誤動作。根據該結論，對某變壓器瓦斯繼電器回路進行了整改和試運行，使變壓器的穩定性得到了較大提高。

關鍵詞：穿越性電流；主變重瓦斯保護；延時跳閘；主變壓器

某500 kV變電站使用了日本三菱SUB型自耦變壓器，其變電站主接線圖如圖1所示。此變電站在2012年4月20日曾發生一起由于穿越性電流導致主變A相重瓦斯保護誤動作，跳開主變變高、變中和變低三側開關的事故。經綜合信息分析，其故障原因為3#主變A相在220 kV甲線、乙線同時發生雷擊短路故障后，其變中側流過較大(峰值20 kA)的穿越性大電流，變壓器線圈受到電動力的作用而收縮、擴張產生油流涌動，并且使變壓器身產生振動。油流涌動和振動的雙重作用導致主變重瓦斯保護動作，跳開主變三側開關。針對該事故，本文探討了解決相關問題的方法。

圖1　主接線示意圖

1主變瓦斯保護的動作原理

瓦斯繼電器在變壓器內部的示意圖如圖2所示。在通常工作狀態下，瓦斯繼電器內部充滿了絕緣液體。由于浮力，浮子處在最高位置。當變壓器內部出現故障時，液體中的氣體上升，聚集在瓦斯繼電器內并擠壓絕緣液。隨著液面的下降，上浮子也一同下降。通過上浮子運動，帶動開關元件(磁性開關管)，啟動報警信號。因為氣體繼電器只能容納200～300 cm3的氣體量，繼續產生的氣體通過管道向儲液罐流動，下浮子不受影響。當液體繼續流失，儲液罐、管道和瓦斯繼電器被排空。隨著液面的下降，下浮子下沉。通過下浮子運動，帶動開關元件，切斷連接變壓器的電源。壓力波流沖擊安裝在流動液體中的擋板，當壓力波流的流速超過擋板的動作靈敏度時，擋板沿著壓力波流的方向運動，開關元件因此被啟動，變壓器跳閘[1]。保護動作邏輯框圖如圖3所示。

圖2　瓦斯繼電器在變壓器內部示意圖

圖3　瓦斯保護動作邏輯框圖

2防止主變瓦斯保護誤動作的整改方案

2.1方案概述

在事故發生時，該500 kV變電站主變重瓦斯保護是不經延時直接發出3條命令的。分析事故報文和故障錄波，可以得知在220 kV甲、乙線同時發生雷擊短路故障后，該線路快速保護準確動作，跳開線路開關，切除故障電流。而主變壓器穿越性電流產生于雷擊線路至線路快速保護切斷故障的這段時間內，如果給主變重瓦斯保護加裝一個延時，讓其躲避過區外故障的切除時間，就能有效地防止主變瓦斯保護誤動作；因此，研究人員最終采用了500 kV三菱主變重瓦斯保護經1 s延時跳閘的整改措施，并根據該500 kV變電站現接點聯接實際情況，制定整改方案。

2.2整改思路

該500 kV變電站主變壓器保護采用南瑞繼保RCS-974FG保護，對于該保護裝置共有20路/相×3相=60路非電量保護，其中每相的前4路非電量輸入還可經延時后跳閘。這4路非電量延時跳閘中，前3路的定值范圍是0.01～100.00 min(步長為0.01 min)，第4路的是0.01～25.00 s(步長為0.01 s)。前3路的定值范圍均不滿足要求，應將本體的重瓦斯信號開入接到非電量保護屏柜的“非電量4延時跳閘”位置，整改相關跳閘、遙信和錄波回路，并且整定相關控制字、定值，更換對應壓板標簽。但是目前該變電站非電量保護屏柜的“非電量4延時跳閘”的A相接點已被新增本體輕瓦斯(只發信)使用，所以在進行整改措施前，應先將此接點接入其他備用非電量延時跳閘回路中(本方案將其更換至非電量3延時跳閘回路中)，再進行整改。

2.3現場實際接線情況

查看圖樣資料和實際現場勘查后，研究人員得知該500 kV變電站內現場實際接線情況。如圖4～圖6所示，新增本體輕瓦斯保護(只發信)接入了“非電量4延時跳閘”接點8FD24；主變本體重瓦斯跳閘接入了“本體重瓦斯跳閘”接點8FD27、8FD28和8FD29。本體重瓦斯重動繼電器接點通過8FD27、8FD28和8FD29端子進入非電量保護，該3個端子通過J5繼電器、重動TJ繼電器，TJ接點出口跳主變三側，中間無延時繼電器；因此，重瓦斯繼電器動作出口未經延時。

圖4　保護接線圖

圖5　接點聯系圖

圖6　保護接點聯系圖

2.4整改方案實施

2.4.1閘回路整改

1)將新增本體輕瓦斯保護(只發信)接點由“非電量4延時跳閘”改至“非電量3延時跳閘”，即由8FD24移至8FD21。

2)將本體重瓦斯保護由“本體重瓦斯跳閘”改至“非電量4延時跳閘”回路，即由8FD27、8FD28和8FD29接點改至8FD24、8FD25和8FD26。

2.4.2現場實際端子接線

整改前現場端子接線如圖7所示。

圖7　現場端子接線圖

2.4.3壓板標簽更換

原跳閘回路經過8LP4本體重瓦斯壓板啟動跳閘回路，現改為經過8LP12壓板啟動跳閘，所以將8LP4壓板由“本體重瓦斯跳閘”改為“備用”，而8LP12壓板更名為“本體重瓦斯跳閘”，標為黃色功能壓板，并將其置為投入狀態。

2.4.4遙信及錄波回路整改

1)原本體輕瓦斯發信由“非電量4”啟動，接至端子排8XD13，現已改為由“非電量3”啟動，因此，將端子排8XD13處接線移至8XD12。

2)原本體重瓦斯發信由“本體重瓦斯”啟動，接至端子排8XD14，現已改為由“非電量4”啟動，因此，將端子排8XD14處接線移至8XD13。

3)原本體錄波回路由“本體重瓦斯”啟動，接至端子排8XD43，現已改為由“非電量4”啟動，因此，將端子排8XD43處接線移至8XD42。

2.4.5保護定值的整定修改

主變重瓦斯保護經延時整改后，二次保護定值也應該做出相應的調整。為了適應新的保護運行要求我們將“非電量3延時跳閘”時限由25 s改為0.6 s；將“非電量4延時跳閘”時限由0.01 s改為1 s；由于“非電量3”接入輕瓦斯發信，不需跳閘出口，此處控制字仍為0；將“非電量4延時跳閘”投入由0(重瓦斯跳閘)改為1。

3結語

通過分析發現，這次主變重瓦斯保護誤動作是由線路短路電流的瞬時沖擊過大引起的。針對事故原因，研究人員對主變重瓦斯進行了延時整改，此后主變壓器再也沒有發生類似事件，有效地保護了電網的穩定運行。

參考文獻

[1] 張兆君，吳罡明. 穿越性大電流沖擊下主變重瓦斯誤動作的原因分析[J]. 大眾用電，2012(1)：35-36.

責任編輯彭光宇

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Discussion on the Method for Solving the Transformer Heavy Gas Protection False Action Caused by the Through Current Impingement

XIE Guangjian

(Guangdong Power Grid Co. Ltd., Foshan Power Supply Bureau， Foshan 52800， China)

Abstract：When in the area of the ground fault or lightning strikes， large capacity transformer will produce a large current.When the through current impinges transformers, cause the transformer coil extrusion or even deformation. Then making the transformer insulating oil flow rapidly into the conservator. And surging oil flow lash the baffle of gas relay to make the transformer heavy gas protection act, eventually leading to the three sides switch tripping of the transformer. This seriously affects the stability of the transformer. How to prevent the gas relaying under the large current is the important research topic of the transformer stable operation. Analysis of the generation of the large current, the action principle of the gas relay, and actual situation of the transformer substation, are found in the gas relay to increase a delay, in order to escape through the cut off time, and can avoid the heavy gas protection. According to the conclusion， the circuit of the transformer gas relay is reformed and the trial operation is carried out， and the transformer stability has been greatly improved.

Key words:the through current， the transformer heavy gas protection， the delay tripping， transformers

收稿日期：2015-03-06

作者簡介：謝廣健(1983-)，男，工程師，碩士，主要從事變電運行等方面的研究。

中圖分類號：TM 0

文獻標志碼:A