一起500 kV油浸式電抗器誤發油位異常信號分析與處理

馬 凱，黃道均，廖 軍，吳 勝，陳旭東

(國網安徽省電力有限公司檢修分公司，安徽 合肥 230009)

為了確保電抗器(變壓器)安全可靠運行，需要油位異常報警、溫度異常報警、壓力釋放報警、瓦斯報警(或跳閘)等二次回路實現對電抗器(變壓器)各狀態量的實時監測和控制[1-4]。二次回路發生直流接地，將可能導致信號裝置、繼電保護和控制裝置拒動或誤動，也可能導致直流系統發生正負極短路等嚴重后果[5-8]。一旦存在二次回路報警(或跳閘)或二次回路發生直流接地的情況，必須迅速查明故障原因并及時處理。

1 設備及故障情況

某500 kV變電站500 kV山瀝5366線電抗器生產廠家為西安西電變壓器有限責任公司，產品型號為BKD-40000/500，生產日期為2007年11月，投運日期為2008年4月。自2016年6月1日以來，站內運維人員報告站內數次發生I段母線直流正接地故障時，該電抗器均發生后臺誤報油位異常的情況。以2016年6月1日該站發生的Ⅰ段母線直流正接地的情況為例，其后臺報文中“山瀝5366線電抗器本體油位異常”信號的發生與復歸與Ⅰ段母線正接地的發生與復歸高度吻合。

2 原因分析

技術人員對該電抗器的二次信號回路進行排查。首先查閱該電抗器的圖紙和銘牌，其設計圖紙上電抗器本體油位計的輔助節點如圖1所示。

本體端子箱銘牌上的節點號與設計圖一致，即1-2節點為油位高報警節點、3-4節點為油位低報警節點。同時對比銘牌可以發現輔助開關的1節點接至35號端子、2節點接至36號端子、3節點接至37號端子、4節點接至38號端子。

檢查電抗器本體端子箱內的油位異常回路接線，如圖2所示。可以看出，本體端子箱內各端子與銘牌上的設計接線一致。

圖2 本體端子箱實際接線

電抗器三相油位異常報警信號回路在電抗器總控制箱的接線如圖3所示。根據圖3可以看出電抗器總控箱中81、83、85、87、89、91端子與直流正端701短接，82、84、86、88、90、92端子與零電位951短接。

圖3 總控制箱油位異常接線

根據上述接線方式，電抗器三相油位異常報警的原理如圖4所示。可以看出電抗器在本體端子箱中可以分相發出油位高、油位低報警，但是在總控箱中由于三相油位高報警、油位低報警的所有正端短接、所有負端短接，所以后臺只能顯示一個總的油位異常信號。

圖4 電抗器三相油位異常報警信號回路

技術人員懷疑該電抗器的油位異常信號回路電纜存在絕緣強度不合格導致誤發報警信號，決定對該電抗器三油位異常報警信號回路共12根電纜(即各相的本體控制箱35-油位計1、36-油位計2、37-油位計3、38-油位計4)進行絕緣電阻測試。當測試到C相本體端子箱38號端子至C相油位計4號接線端子之間的電纜(按照設計屬于C相低油位報警信號回路)時發現測試電壓無法正常加壓，證明該電纜存在接地情況。隨即拆開C油位計的二次接線盒，其接線情況如圖5(a)所示；考慮到B、A相本體端子箱38號端子至對應油位計4號端子的電纜絕緣電阻正常，而三相本體端子箱38號端子接線形式一致，檢修人員同時拆開B、A相油位計二次接線盒，其接線情況如圖5(b)、(c)所示。

(a)C相 (b)B相 (c)A相圖5 電抗器三相油位計二次接線盒接線

同時電抗器本體油位計二次接線盒上標注的輔助節點實際結構如圖6(a)所示，其等效示意圖如圖6(b)所示。

(a)輔助節點實際結構(b)輔助節點示意圖圖6 油位計輔助節點實際結構及示意圖

結合圖5和圖6可以看出，電抗器A、B相油位計的4號端子并未接線，而C相的4號端子接有電纜，由于4號端子基座接地(4號端子底座通過一根短的電纜接地)，因此該電纜接地。同時對比圖6和圖1可以看出，廠家設計的油位計輔助節點結構和實際使用的油位計輔助節點結構不同，而本體端子箱和電抗器總控制箱內實際接線仍然按照原來的設計施工。綜合以上兩點，由于廠家實際使用的油位計輔助開關的結構和原來設計的不同，C相油位計的4號接地端子連有電纜，因此原來設計的油位異常報警回路由圖4變為圖7。

圖7 電抗器油位異常報警回路的實際接線

通過圖7可以看出電抗器的油位異常報警回路具有明顯的接線錯誤，其錯誤點主要如下。

a. 由于油位計輔助節點的實際結構，電抗器只能通過三相油位計2-1節點發出油位低報警信號，而無法通過3-1節點發出油位高報警信號。

b. 如果發生油位低報警，即電抗器任意一相油位計的2-1節點閉合，在發出油位低報警的同時會導致直流接地(以A相為例，直流正電701通過電抗器總控制箱81、本體控制箱35、油位計輔助節點1-2、本體控制箱36、總控箱82、總控箱84、總控箱86、總控箱88、總控箱90、總控箱92、本體控制箱38發生直流正接地)。

c. 由于C相油位計的4號端子接地，因此當直流系統發生正接地時，三相油位計的2-1端子相當于短接(都是零電位)，后臺誤發油位異常信號報警，這就是“山瀝5366線電抗器本體油位異常”信號的發生與復歸與I段母線正接地的發生與復歸高度吻合的根本原因。

3 整改措施

電抗器的油位異常信號報警對于電抗器的安全可靠運行具有重要的意義。而現場由于廠家的設計原則和實際采用的油位計不一致，導致該電抗器無法正確發出油位異常報警，或者誤發油位異常信號，甚至油位計在發出正確的油位異常信號后導致直流接地，具有極大的安全隱患。可行的解決方案有2個。

方案1：更換電抗器的三相油位計，要求新油位計的輔助節點結構符合圖2所示。

方案2：利用現有油位計的輔助節點結構，更換電抗器本體端子箱的接線方式，實現油位異常報警的功能。

方案1思路簡單明了，但是需要對電抗器三相的油枕進行放油、熱油循環、注油等工序，工程量較大，費時費力；方案2快速方便，但是要求檢修人員合理正確進行接線更改。檢修人員經過再三考慮決定采用方案2，其操作步驟如下。

a. 將電抗器C相本體端子箱38至油位計4號端子之間的電纜兩端解除，其中位于油位計4號端子的一端用絕緣膠帶包扎，防止誤碰其他端子，如圖8所示。

圖8 將C相油位計4號端子接線解除

b. 將電抗器三相本體端子箱35(油位計1號端子)、36(油位計2號端子)、37(油位計3號端子)號端子的上端接線全部拆除。

c. 將A相本體端子箱的35號、36號端子上端接線對調一下，即35號端子接至油位計2號端子，36號端子接至油位計1號端子,37號端子恢復原來接線。B、C相依次重復上述步驟。此時電抗器油位異常報警回路的接線變為圖9所示，可以正確發出電抗器三相的油位異常信號。

圖9 更改接線后的油位異常報警回路

d. 從A、B、C三相的油位計依次短接2-1、3-1節點，后臺均正確發出油位異常信號。

4 結束語

本次電抗器檢修過程中發現廠家設計的油位計輔助節點結構和實際使用的油位計輔助節點結構不一致，同時現場存在嚴重的接線錯誤，導致油位計無法正常發揮油位異常信號報警的功能，該缺陷具有極強的隱蔽性，且存在極大的安全隱患。建議在以后的工作中加強對主變、電抗器信號回路的驗收把關，防止出現類似的情況。

參考文獻：

[1] 袁 斌，江 靜，熊 炬. 智能型變壓器用指針式油位計[J]. 變壓器，2012，49(12)：61-62.

[2] 余青山，余菊芳，劉義平. 一起500 kV變壓器壓力釋放閥異常動作分析及處理[J]. 變壓器，2014，51(6)：71-73.

[3] 曹鐵山，董 德，曾 勇，等. 一次主變瓦斯保護誤動的原因及預防措施[J]. 電氣技術，2017，18(7)：103-105.

[4] 申 莉，陜華平. 變壓器指針溫度計受環境溫度影響的快速鑒定[J]. 華東電力，2010，38(5)：763-766.

[5] 李 兵，張洪濤，王來軍，等. 直流串電引起的直流接地信號誤報分析[J]. 電力系統保護與控制，2008，36(23)：98-100.

[6] 王德志.一起330 kV斷路器偷跳事件的分析及改進[J].電力系統保護與控制，2010，38(5)：119-120.

[7] 高 旭，胥桂仙，孫集偉，等. 一起典型的500 kV失靈保護誤動分析[J]. 電力系統自動化，2007，31(8)：104-106.

[8] 黨小宇，趙 闊，林安靜，等. 一起由遙控回路引起的直流接地故障原因分析與處理[J]. 電力系統保護與控制，2010，38(13)：116-118，123.