一起主變壓器出口斷路器跳閘故障分析及處理

商國敬

(大唐東北電力試驗研究院有限公司，長春 130000)

一起主變壓器出口斷路器跳閘故障分析及處理

商國敬

(大唐東北電力試驗研究院有限公司，長春 130000)

介紹某電廠主變壓器出口斷路器跳閘故障，從熱工保護誤動作、急停操作按鈕誤動作、發變組保護、自動裝置誤動作等方面分析故障原因，認為操作直流回路電纜絕緣降低，感應電壓與電纜接地產生的電壓疊加后電壓升高造成繼電器誤動作，是導致使主變壓器出口斷路器誤動作的原因，并提出了具體的防范措施。

直流系統；絕緣破壞；主變壓器出口；保護動作

某電廠現有2臺200 MW超高壓中間再熱供熱式汽輪發電機組，發電機型號為QFSN3-200-2。2016年09月12日02時58分，該電廠2號發電機組主變壓器出口開關(2002斷路器)分閘，滅磁開關未分閘，發電機甩負荷至9 MW，機組自帶廠用電。03時36分，破壞真空打閘停機。經檢查，因電纜絕緣局部受損傷導致直流跳閘回路電纜絕緣降低，當回路電纜有絕緣降低或接地時的感應電壓與電纜接地產生的電壓疊加后電壓升高會造成繼電器誤動作，故造成主變壓器出口斷路器跳閘。此類故障在現代發電廠中極容易發生，最大的危害就是導致保護和斷路器誤動作等[1]。加強直流系統的管理，對保護回路的電纜絕緣要加強監控對于防止類似事故發生具有重要意義[2]。

1 故障經過

2016年09月12日02時58分，該電廠2號發電機組主變壓器出口開關(2002斷路器)分閘，滅磁開關未分閘，發電機甩負荷至9 MW，機組自帶廠用電。03時36分，破壞真空打閘停機。9月13日20時43分機組重新并網。

該廠2號機組A級檢修后于9月11日10時40分啟動并網。9月12日02時40分機組負荷90 MW，主蒸汽壓力7.56 MPa。

02時58分2號機組負荷從90 MW瞬間降至9 MW，檢查畫面確認：主蒸汽閥門未關閉， 2號發電機出口開關分閘，滅磁開關未分閘，廠用電未倒換，機組自帶廠用電運行。03時36分2號機組破壞真空打閘停機，手動斷開發電機滅磁開關，廠用電自動倒換至0號高備變供電。機組停運后，生產技術人員現場分析2號主變壓器出口斷路器跳閘原因。

9月13日20時43分，2號機組重新并網。

2 原因分析

2號主變壓器開關跳閘后未發任何保護跳閘信號。檢查直流系統有一接地報警。根據能夠引起開關跳閘的原因逐步進行檢查、分析和確認[3]。

2.1 熱工保護誤動作跳出口斷路器的分析

a. 程跳逆功率。程跳逆功率保護出口回路中熱工ETS主汽門常閉接點串聯逆功率常開接點，保護動作后延時1 s出口程跳逆功率，動作出口斷路器。經實際檢查均無記錄和報文，此項排除。

b. 發電機斷水保護。熱工斷水保護出口動作后延時30 s后動作于出口斷路器。檢查此項無報文和動作記錄，此項排除。

2.2 操作面板發電機急停按鈕誤動分析

發電機急停按鈕有誤動作的可能性，因為急停按鈕在起機前都要做傳動試驗，試驗后由于按鈕卡澀觸點處在似接非接的狀態，再由于外力的作用使觸點瞬間接通，誤動作出口斷路器，但經過排查2號機組急停按鈕按壓行程自由順暢，無卡澀現象，因而排除。

2.3 發變組保護、自動裝置誤動作跳出口斷路器的分析

a. 逆功率保護。發變組逆功率延時90 s后動作于出口斷路器。2002開關跳閘后，經查此項無報文和動作記錄，此項排除。

b. 發變組自動裝置。對失靈保護裝置、振蕩解列裝置、安全穩定控制裝置進行檢查，均沒有動作記錄和報文，此項排除。

c. 勵磁系統。勵磁系統滅磁開關轉換接點(常閉)，動作后跳出口斷路器。經查滅磁開關轉換接點可靠，無觸點接觸不良的可能，此項排除。

d. 檢查直流在線監測裝置有接地報警，但裝置無交流混入直流告警。檢查發變組保護操作回路發現2號發變組第二組操作直流跳閘回路235電纜負接地電壓為-60 V。用搖表測試線芯絕緣為0.008 MΩ，用萬用表測試線芯絕緣為12 kΩ。并且發現該電纜在構造上無金屬鎧防護、無內襯銅屏蔽層，并與動力電纜同層敷設。檢查機組大修期間試驗記錄此回路絕緣電阻測試值(4.42 MΩ)均合格。 故障回路電纜在構造上無金屬鎧防護、無內襯銅屏蔽層，并且此電纜與動力電纜同層敷設，對于無任何防護的控制電纜來自外部的電磁干擾會非常明顯，其干擾電壓較大，當電纜絕緣降低或接地后，接地點在反復接地的過程中使回路存在容性電磁特性，即充電、放電現象，此時的感應電壓與電纜接地產生的電壓疊加后達到斷路器跳閘接觸器線圈動作電壓(最低動作電壓為122 V)，從而造成2號主變壓器出口斷路器跳閘[4]。

e. 非全相回路檢查。發現2號機出口斷路器使用斷路器本體非全相回路和保護裝置非全相回路，而就地非全相回路的動作情況是無法進行監視的。

經檢查，操作直流跳閘回路235是從失靈保護屏至發變組保護屏的聯絡電纜，長約400 m，且電纜無金屬鎧防護、無內襯銅屏蔽層，受干擾電壓影響較大。因電纜絕緣局部受損傷導致直流跳閘回路235電纜絕緣降低，當回路中電纜有絕緣降低或接地時的感應電壓與電纜接地產生的電壓疊加后電壓升高會造成繼電器誤動作，故造成2號主變壓器出口斷路器跳閘。

3 防范措施及建議

a. 將2號發變組保護裝置的電纜全面進行更換，以徹底消除隱患.同時舉一反三，對其它影響機組安全穩定運行的電纜進行排查，如交流采樣電纜等，制定計劃，對類似無鋼鎧防護、無銅屏蔽層的控制電纜逐步改造為KVVP22型或KVVPF22型控制電纜，以消除控制電纜受外力而導致的絕緣受損和同行敷設動力電纜對控制電纜的干擾，并將控制電纜屏蔽層接入到專用接地銅排上。

b. 加強直流系統的管理，定期對直流系統進行檢測，重點測量正、負極對地電壓及有無交流電竄入直流系統；并對直流系統絕緣在線監測裝置進行升級改造，建議增加交流竄入直流系統的報警功能[5]。

c. 對保護回路的電纜絕緣要加強監控。建議對停運較長時間的機組在啟動前對重要保護的回路電纜進行絕緣檢查和測試[6]。

4 結束語

通過該起主變壓器出口斷路器跳閘故障的處理，希望現場運行、檢修人員對類似問題引起高度重視，工作過程中遵守相關規程、規范及反事故措施工作標準；在現場進行檢修、基建工作過程中，發現直流系統存在缺陷問題必須及時處理；運行中加強直流系統的管理，定期對直流系統進行檢測，避免類似事件的發生[7]。

[1] 舒逸石, 魏 民,馬 勇.500 kV主變保護失靈回路分析[J].電力系統保護與控制, 2011,39(3):134-136.

[2] 羅道軍,高新志,宋國濤.220 kV主變磁屏蔽故障的處理[J].變壓器,2009,46(2):70-71.

[3] 戴志輝,王增平.繼電保護可靠性研究綜述[J].電力系統保護與控制,2010,38(15):161-167.

[4] 陳爭光，詹榮榮，李巖軍，等.分布式電源系統繼電保護裝置檢測技術的研究[J].電網技術,2015，39(4)：1115-1120.

[5] 葉遠波，孫月琴，黃太貴.繼電保護相關二次回路的在線狀態檢測技術[J].電力系統自動化,2014，38(23)：108-113.

[6] 韓辰龍,張巖坡，徐紅元，等.高壓斷路器操作箱防跳回路功能異常分析[J].河北電力技術,2016，35(S0)：33-35.

[7] 李 卓，張晏銘.220 kV變電站主變壓器沖擊合閘異常分析[J].河北電力技術,2016，35(S0)：39-40.

Fault Analysis and Treatment of Breaker Tripping at Main Transformer Voltage Outlet

Shang Guojing

(Datang Northeast Electric Power Test & Research Institute Co.Ltd.,Changchun 130000，China)

This paper introduces the the circuit breaker tripping fault of main transformer in a power plant,anlyzes the causes from the thermal protection,emergency stop button,the maloperation of generator transformer protection and automatic device malfunction and convenient,and considers that DC circuit cable insulation reduce,and the voltage superposition from induced voltage and the voltage from the grounding cable,thrn the circuit breaker misoperation,leading to the breaker tripping of main transformer outlet,and puts forward some concrete countermeasures.

DC system;insulation damage;main transformer outlet;protection action

2017-06-09

商國敬(1989-),男，工程師，主要從事電力系統繼電保護工作。

TM77

B

1001-9898(2017)06-0060-03

本文責任編輯：王麗斌