主变压器非电量保护误动原因分析及预防措施

白国钢

(华电能源股份有限公司牡丹江第二发电厂，黑龙江 牡丹江 157015)

主变压器非电量保护误动原因分析及预防措施

白国钢

(华电能源股份有限公司牡丹江第二发电厂，黑龙江 牡丹江 157015)

针对某电厂#9机组非计划停运事故，通过试验分析及检查，发现绕组温度控制器中的一体化变流器烧损，绕组温度异常升高，造成非电量保护误动，主变压器出口开关跳闸，最终导致机组停机。根据相关标准的要求，将非电量保护由跳闸改投信号，并提出了非电量保护跳闸压板停用后的运行防范措施及处置方案，防止机组非计划停运。

主变压器；非电量保护；绕组温度；一体化变流器；非计划停运

0 引言

变压器非电量保护是由非电气量反映的故障动作或发信的保护，是变压器安全运行的重要保障，保护的判据不是电量，而是变压器的油流、温度、压力等，实际运行中，因变压器非电量保护的元件老化破损，电缆绝缘故障，极易造成非电量保护误动，变压器出口开关跳闸，机组停机[1]。2016-05-21，某电厂#9机组运行中跳闸，跳闸首出为“发电机保护停机”，检查为#9发电机变压器组(以下简称发变组)保护屏“主变压器(以下简称主变)绕组温度高跳闸”。直接原因是主变绕组温度控制器中的一体化变流器烧损，主变绕组温度迅速升高至保护动作值，造成主开关误跳闸。

1 事故经过

2016-05-21 T 12：20：00，运行人员在分散控制系统(DCS)画面发现#9主变绕组温度异常升至71 ℃，联系相关人员将#9机组负荷从290 MW减至200 MW，并立即派人就地查看，#9主变绕组温度表数值与DCS画面指示一致，#9主变4组冷却器风扇运行正常，此时#9主变绕组温度已上升至105 ℃。12：28:00，#9机组负荷减至256 MW时，#9主变绕组温度突增至动作值120 ℃，#9主变220 kV侧2309开关跳闸，造成#9机组停机。#9主变参数见表1。

2 事故处理

(1)运行人员布置#9发变组安全措施。

1)将#9发变组由热备用转冷备用。检查#9主变220 kV侧2309开关在“分闸”位置，拉开#9主变220 kV侧2309乙刀闸，检查#9主变220 kV侧2309甲刀闸在“分闸”位置。拉开6 kV ⅨA段工作分支6901开关至“检修”位置 ，拉开6 kV ⅨB段工作分支6902开关至“检修”位置。

表1 #9主变参数

2)将#9发变组由冷备用转检修。在6 kV ⅨA段工作分支6901开关后下柜门内装设一组接地线(#1)，在6 kV ⅨB段工作分支6902开关后下柜门内装设一组接地线(#2)，在#9发电机出口避雷器处装设一组接地线(#3)，在#9主变220 kV侧套管引出线处装设一组接地线(#7)。

(2)检修人员将#9主变高压侧拆头，对#9主变高压侧绕组进行了直流电阻测试(见表2)，测试结果合格，符合DL/T 596—1996《电力设备预防性试验规程》要求[2]，与2015年小修时的测试结果相比没有变化。

(3)取#9主变油样进行色谱分析，分析报告见表3，试验结果合格，符合GB/T 7252—2001《变压器油中溶解气体分析和判断导则》要求[3]。

(4)对#9主变绕组温度控制器进行检查，发现温度控制器中的一体化变流器烧损；将#9主变绕组温度控制器中的电流互感器(CT)回路二次端子短接，短接后#9主变绕组温度控制器显示温度为#9主变油温。经请示网调同意，退出“#9主变绕组温度高”跳闸压板，改投报警信号。

表2 #9主变高压侧绕组直流电阻测试结果

注：AO，BO，CO为相别。

表3 #9主变油色谱分析报告 μL/L

3 原因分析

(1)各时段负荷对应的#9主变电流、油温没有异常变化，只是#9主变绕组温度上升较快。因为#9主变绕组温度是由变压器上层油温和B相高压侧电流经变流器调整后得出的数值，在主变油温和电流没有突变的情况下绕组温度快速上升，说明#9主变内部没有故障，是外部测温回路出现了问题。

(2)经现场检查及分析认为，#9主变绕组温度控制器中的一体化变流器(型号BL-E)运行中烧损，温度短时间内急剧上升，达到#9主变绕组温度动作值120 ℃，造成#9主变220 kV侧2309开关跳闸。主变绕组温度控制器中的一体化变流器烧损，是造成主变绕组温度迅速升高，最终导致主变跳闸的直接原因。

(3)各级专业技术人员监督管理不到位，未采取必要的措施避免主设备单一保护误动，是#9主变绕组温度高跳闸的间接原因。

4 预防措施

(1)退出主变绕组温度高跳闸保护，投报警信号。

(2)联系主变绕组温度控制器生产厂家，分析一体化变流器故障原因，及时恢复主变绕组温度控制器运行。

(3)运行、检修单位加强主变油温、绕组温度的监视及冷却系统的巡检，发现异常及时通知检修并汇报。

(4)集控车间电气专业制定《主变、高压厂用变压器(以下简称高厂变)、高压备用变压器(以下简称高备变)非电量保护跳闸压板停用后运行防范措施及处置方案》，要求各值长、电气值班员都熟知并掌握。

(5)明确变压器绕组温度控制器检验方式，由热工专业负责联系黑龙江省电力科学研究院热工实验室，电气专业按规定周期送检。

(6)由热工专业在DCS中增加主变、高厂变、高备变的油温、绕组温度高报警语音提示功能。

5 非电量保护出口方式变更依据

目前，该电厂主变、高厂变、高备变的非电量保护包括瓦斯保护、压力释放保护、上层油温高保护、绕组温度高保护以及冷却器全停保护等，自投产以来均作用于跳闸。Q/GDW 1175—2013《变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范》中关于非电量保护的要求指出“重瓦斯保护作用于跳闸，其余非电量保护宜作用于信号”[4]。联系了华电电力科学研究东北分院继电保护专业人员，其建议除重瓦斯保护投跳闸外，其他非电量保护均投信号。

变更出口方式的非电量保护：主变、高厂变、高备变的压力释放保护，上层油温高保护，绕组温度高保护，冷却器全停保护，突发压力继电器，速动油压继电器及高备变有载调压压力释放改投报警信号。

提高保护的可靠性必然会降低其灵敏性，改发信号的保护由于取消了跳闸功能，运行人员应按《主变、高厂变、高备变非电量保护跳闸压板停用后运行防范措施及处置方案》执行。

6 主变、高厂变、高备变非电量保护跳闸压板停用后的预防措施及处置方案

6.1 预防措施

(1)运行人员加强主变、高厂变、高备变上层油温及绕组温度、负荷、电流、电压等电气参数的监视，每小时准确记录1次。

(2)加强电气设备巡回检查，检查主变、 高厂变、 高备变本体油温表及绕组温度表的指示，与控制室的数值进行核对，保证偏差在±2 ℃以内。

(3)检查主变、高厂变、高备变冷却风扇及潜油泵，确保运行正常。主变冷却风扇(共5组)2组投手动、2组投自动、1组投备用运行，高厂变冷却风扇(共2组)投1组运行，高备变冷却风扇(共2组)投1组运行。

6.2 处置方案(以主变为例)

6.2.1 主变上层油温(3个温度测点)大幅升高

(1)主变上层油温(1个温度测点)较平时相同负荷和环境温度下高出10 ℃以上，或主变负荷、电流未发生变化，上层油温(1个温度测点)不断上升至85 ℃报警信号发出时，汇报值长、通知检修；同时，运行人员就地检查主变冷却风扇全部投入运行正常、潜油泵运行正常、油位指示正常、变压器本体声音正常。检修确认主变上层油温表故障，运行人员用其他2块上层油温表监视主变运行。

(2)主变上层油温(2个或3个温度测点)较平时相同负荷和环境温度下高出10 ℃以上，或主变负荷未发生变化，但绕组温度、电流之一发生变化，主变上层油温不断上升至85 ℃报警信号发出时，运行人员立即请示值长，降低发电机有功负荷，控制主变上层油温在85 ℃以下；同时，就地检查主变冷却风扇全部正常投入运行、潜油泵运行正常、油位指示正常、主变本体声音正常，通知检修人员，联系化学专业取油样进行化验。处理期间主变上层油温至动作值105 ℃时，油质色谱分析异常，判断为主变内部故障，立即切换6 kV厂用电，汇报值长并紧急停机。

6.2.2 主变绕组温度大幅升高

(1)主变绕组温度较平时相同负荷和环境温度下高出10 ℃以上，或主变负荷、上层油温、电流未发生变化，绕组温度不断上升至80 ℃报警信号发出时，汇报值长并通知检修；同时，运行人员就地检查主变冷却风扇全部正常投入运行、潜油泵运行正常、油位指示正常、主变本体声音正常。检修确认主变绕组温度故障并处理，运行人员用上层油温表监视主变运行。

(2)主变绕组温度较平时相同负荷和环境温度下高出10 ℃以上，或主变负荷未发生变化，但上层油温、电流之一发生变化，主变绕组温度不断上升至95 ℃报警信号发出时，运行人员立即请示值长，降低发电机负荷，控制主变绕组温度在95 ℃以下，通知检修人员，联系化学专业取油样进行化验。处理期间主变绕组温度至动作值105 ℃时，油质色谱分析异常，判断为主变内部故障，立即切换6 kV厂用电，汇报值长并紧急停机。

7 结束语

变压器非电量保护改投报警信号，避免了元件老化破损、电缆绝缘故障而造成非电量保护误动、机组“非停”事故。运行人员必须加强电气参数监视及电气设备巡检，发现变压器电流、油流、温度、压力异常时，应及时进行处理，防止事故扩大。

[1]操敦奎，许维宗，阮国方.变压器运行维护与故障分析处理[M].北京：中国电力出版社，2008.

[2]电力设备预防性试验规程：DL/T 596—1996[S].

[3]变压器油中溶解气体分析和判断导则：GB/T 7252—2001[S].

[4]变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范：Q/GDW 1175—2013[S].

(本文责编：刘芳)

2017-04-23；

2017-06-05

TM 772

B

1674-1951(2017)07-0039-03

白国钢(1972—)，男，黑龙江牡丹江人，工程师，从事电厂集控运行方面的工作(E-mail:mecbgg@163.com)。