淺談仙女堡電廠主變壓器非電量保護問題

摘要：保護裝置是保證發電廠一次設備繼續穩定安全運行的保證，而變壓器的非電量保護裝置作為水電廠主設備變壓器的保護裝置，它的正常運行就顯得更加重要了。文章對仙女堡電廠主變的非電量保護壓力釋放的定值整定和與監控程序的配合存在的問題進行了分析。

關鍵詞：仙女堡電廠；主變壓器；非電量保護；保護裝置；定值整定；監控程序 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM403 文章編號：1009-2374（2015）13-0148-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.13.074

1 電廠主要情況介紹

仙女堡水電站于2009年投產，仙女堡電廠安裝有兩臺單機容量為38MW的混流式水輪發電機組，主接線方式為單母線接線方式，機組與主變的連接方式為發電機變壓器組單元接線方式，110kV電壓等級母線與2個發變組單元相連接，一回110kV線路送出。該站主變為杭州錢江電氣集團股份有限公司的S10-50000/110型變壓器。

2 主變保護配置和整定要求

因GB/T 14285-2006電力變壓器保護中明確規定對升壓、降壓聯絡變壓器的下列故障及異常運行的狀態，應按照本條的規定裝設相應的保護裝置。該站主變電氣量保護已按規定進行了配置和整定就不多解釋。

（1）反應變壓器高低壓側的繞組及其繞組引出線上的相間短路和中性點直接接地系統或經小電阻接地系統側的接地短路；（2）反應變壓器內部繞組的匝間短路故障；（3）反應變壓器箱體外部相間短路引起的過電流故障；（4）反應中性點直接接地或經小電阻接地電力網中外部接地短路引起的過電流及變壓器中性點過電壓故障；（5）過負荷；（6）過激磁（小型變壓器一般未配）；（7）反應中性點非有效接地側的單相接地故障；（8）油面降低；（9）變壓器油溫、繞組溫度過高及郵箱壓力過高和冷卻系統故障。

另外：（1）針對0.4MVA及以上車間內油浸式變壓器和0.8MVA及以上油浸式變壓器，均應裝設瓦斯保護，當殼內故障產生輕微瓦斯或油面下降時應瞬時動作于信號，當殼內故障產生大量瓦斯（重瓦斯）時，應瞬時動作于斷開變壓器各側斷路器，具體的整定要求一般按照DL/T572-95中瓦斯保護的運行規定進行整定，一般整定如下：變壓器運行時瓦斯保護裝置應接信號和跳閘，有載分接開關的瓦斯保護應接跳閘。用一臺斷路器控制兩臺變壓器時，當其中一臺轉入備用，則應將備用變壓器重瓦斯改接信號；（2）對變壓器油溫、繞組溫度及郵箱內壓力升高超過允許值和冷卻系統故障，應裝設動作于跳閘或信號的裝置，按照規程要求該廠規程配置了上述相關保護且將跳閘溫度整定為95℃；（3）同時按四川電網《四川電網變壓器非電量保護運行管理指導意見實施細則（川電調[2006]135號）》內“110kV及以下的變壓器非電量保護中除重瓦斯保護動作于跳閘外，其余非電量保護均作用于信號”和DL/T572-95中規定變壓器的壓力釋放器接點宜作用于信號。

所以仙女電站主變非電量保護按要求整定如下：（1）輕瓦斯：250mL，發信；（2）重瓦斯：1.0m/s，為跳本主變各側斷路器；（3）壓力釋放閥在保護裝置中無整定（保護裝置本身無定值和控制字整定項）。

但是在進行主變壓力釋放的傳動試驗時發現仙女堡電廠主變壓器壓力釋放閥動作后果是導致斷路器跳閘，機組監控系統電氣事故停機流程啟動但是機組電氣事故停機流程未執行，這不符合以上關于主變非電量保護中壓力釋放器動作發信號的整定規定，因此對相關的回路和流程進行了檢查，在檢查過程中發現了不少問題，所以將本次的檢查進行了分析，以供大家分享。

3 主變非電量保護二次接線情況介紹

該站主變非電量保護配置為南瑞RCS-9661型非電量保護裝置，該保護裝置對從變壓器本體各元件送來的非電量接點（如瓦斯等）重動后發出中央信號、遠動信號，并送給本裝置的CPU作為事件記錄，其中中央信號磁保持。需要直接跳閘的則另外啟動本裝置的跳閘繼電器。同時裝置還有四路不按相操作斷路器的獨立的跳合閘操作回路及兩個電壓切換回路。

在這里我們只談該保護裝置有關的非電量保護的問題，經查在該裝置中整定定值只需要定值冷控失電保護的定值，不需要整定瓦斯和壓力釋放閥動作的保護的定值，重瓦斯和輕瓦斯保護定值整定在變壓器本體上的氣體繼電器上進行，該保護裝置只需接受氣體繼電器和壓力釋放閥送至保護裝置動作的硬接點即可。其接線圖如圖1所示，從圖中我們可以看到，從主變本體送來的本體輕瓦斯、本體重瓦斯、和壓力釋放、油溫高的動作硬接點分別接入4D5、4D7、4D9、4D10，啟動該保護裝置的1XJ2（本體輕瓦斯信號繼電器）、1TJ2（本體輕瓦斯重動繼電器），1XJ4（本體重瓦斯信號繼電器）、1TJ4（本體重瓦斯重動繼電器）、1TJ7（本體重瓦斯重動繼電器），1XJ3（壓力釋放閥動作信號繼電器）、1TJ3（壓力釋放閥動作重動繼電器）、1TJ6（壓力釋放閥動作重動繼電器），2XJ2（油溫高信號繼電器）、2TJ2（油溫高重動繼電器），再由TJ2、1TJ4、1TJ3、2TJ2的動合接點端子4D20、4D23、4D25、4D27、4D28遙信送至監控開關量輸入模件和發出中央音響信號，并將此信號作為監控系統的SOE量啟動相關的順控流程。而本體重瓦斯1TJ7、壓力釋放1TJ6的動合接點則與有載重瓦斯2TJ7并聯后通過4D13端子與4n105實現內部連接并啟動該非電量保護裝置的出口跳閘線圈TJ，使得非電量保護出口繼電器TJ的動合接點閉合，分別通過3D16、3LLP4（跳主變高壓側開關壓板）、3D24，3D20、3LLP6（跳主變低壓側開關壓板）、3D26出口跳開主變高低壓側斷路器，將故障主變隔離。

從上述的分析可以看出非電量保護重瓦斯、壓力釋放等的直接出口跳斷路器可通過3LP4（出口跳開關）、3LP6（出口跳開關）、4LP1（重瓦斯）、4LP2（有載重瓦斯）、4LP3（壓力釋放）來實現，所以3LP4、3LP6、4LP1、4LP2、4LP3均是出口壓板而非功能壓板。該電廠6S標示要求出口壓板應用紅色標簽標示，保護功能壓板采用黃色標簽用以區分，而現場查看時該上述4LP1（重瓦斯）、4LP2（有載重瓦斯）、4LP3（壓力釋放）均采用的是黃色標簽標示為功能壓板，且該廠保護柜內的3LP4（出口跳開關）、3LP6（出口跳開關）、4LP1（重瓦斯）、4LP3（壓力釋放）均在投入位置，也就是說在該廠的本體重瓦斯和壓力釋放閥動作均會通過保護裝置直接出口跳開主變高低壓側斷路器。所以該廠上述保護壓板的標示不正確是導致該廠主變非電量保護中壓力釋放閥整定動作不正確的原因之一。endprint

圖1

4 保護與監控流程配合情況

前面提到TJ2、1TJ4、1TJ3、2TJ2的動合接點端子4D20、4D23、4D25、4D27、4D28遙信送至監控開關量輸入模件和發出中央音響信號，并將此信號作為監控系統的SOE量啟動相關的順控流程，所以對該廠監控系統流程進行檢查，發現也存在問題（如圖2啟動源流程圖和圖3電氣事故判斷與執行流程圖）：因流程圖占用面積太大，只附部分。從該廠監控系統流程圖的電氣事故流程圖可以看出，該廠電氣事故流程可以看出可由SOE1、SOE2、SOE12、SOE13、SOE15、SOE16、（SOE26=1）+滅磁開關誤分=1來啟動。所以從圖2可以看出前面通過變壓非電量保護裝置TJ2、1TJ4、1TJ3、2TJ2的動合接點送至監控系統的遙信信號會啟動監控系統電氣事故停機，從而使得主變高低壓側斷路器分閘，因此在保護柜相關的4LP1（重瓦斯）、4LP3（壓力釋放）壓板退出的情況下雖然主變非電量保護裝置不直接出口跳開高壓側斷路器，但由于TJ2、1TJ4、1TJ3、2TJ2的線圈不受4LP1（重瓦斯）、4LP3（壓力釋放）壓板的控制，如果有瓦斯繼電器重瓦斯動作信號和壓力釋放閥的動作信號送至主變非電量保護裝置時，保護裝置仍然會向監控發出上述保護動作的情況，使得監控系統的電氣事故停機流程啟動，雖然機組電氣事故停機并不會跳開主變高壓側斷路器，但依然會引起主變低壓側斷路器跳閘和機組的事故停機，從而導致機組非停事故的發生。

圖2 啟動源流程圖

圖3 電氣事故判斷與執行流程圖

5 監控電氣事故停機流程啟動但未執行的原因分析

前面提到在進行傳動試驗時，當模擬主變壓力釋放閥動作后監控系統相關的機組電氣事故停機流程已經啟動，但未真實地走電氣事故停機流程去操動導葉和緊停電磁閥，所以工作人員認為主變壓力是否閥動作并不會引起監控電氣事故停機。經常查詢試驗方法和試驗當時設備的情況發現，在進行試驗時工作人員將調速器切機手動、機組導葉開啟至30%的導葉開度、機組斷路器在合閘位置、前面所提到的4LP1（重瓦斯）出口壓板已退出，然后再短接壓力釋放接點進行模擬實驗。針對當時實驗情況進行分析，壓力釋放閥接點動作在監控流程未修改前，引起監控電氣事故停機流程啟動，也印證了壓力是作為了監控的電氣事故停機流程的啟動源，但為真正執行電氣事故停機流程去動作開出操作導葉和調速器緊停的原因是在監控的電視事故停機流程由關于機組狀態的判斷，若機組狀態在檢修態或者是停機狀態會導致監控系統電視事故停機流程的終止，我們從圖2啟動源流程圖中可以看出。

6 改進方案

綜上所述，主變壓力釋放閥動作導致斷路器跳閘的原因有壓板投退不正確的問題，也有監控系統程序設置不正確的問題，在進行整改時需要將壓板4LP3（壓力釋放）退出，并將發電機主變保護柜內壓板4LP1（重瓦斯）、壓板4LP3（壓力釋放）標示為紅色出口壓板加以區分，以防止誤投退壓板而造成保護誤動；針對監控系統中的程序設置不正確應將電氣事故停機流程中的AUTO START啟動流程刪除，將主變非電量保護送至監控的遙信信號不作為電氣事故停機啟動源，只作為故障信號報送不必停機。另外在電站設計之初的管理和監督方面還應多做溝通與協調，監控流程的協調編寫應該加強監督管理，對流程框架的編寫應該以公司文件的形式下發，以此作為參考依據進行流程設計編寫。

參考文獻

[1] 繼電保護和安全自動裝置技術規程（GB/T 14285-2006）[S].

[2] 四川電網變壓器非電量保護運行管理指導意見實施細則（川電調[2006]135號）[S].

[3] 南瑞RCS-9000系列保護說明書[S].

[4] 仙女堡電站發變組保護定值單[S].

作者簡介：徐勇（1986-），男，四川眉山人，仙女堡水電站運維副值長，助理工程師，研究方向：電力系統自動化。

（責任編輯：黃銀芳）endprint