谢广健

(广东电网有限责任公司 佛山供电局，广东 佛山 528000)



探讨解决穿越性大电流冲击导致主变重瓦斯保护误动作的方法

谢广健

(广东电网有限责任公司 佛山供电局，广东 佛山 528000)

摘要：大容量变压器在区外接地故障或遭受雷击时，会产生穿越性大电流。穿越性大电流冲击主变压器时，会产生很大的电动力，从而引起主变压器线圈挤压和变形，主变压器油箱内绝缘油迅速向油枕方向流动，涌动的油流冲击瓦斯继电器挡板，使主变重瓦斯保护动作，跳开主变压器三侧开关，从而严重影响了变压器的稳定。防止瓦斯继电器在穿越性大电流下误动是变压器稳定运行的重要研究课题。通过分析穿越性大电流的产生、瓦斯继电器的动作原理，结合变电站的实际情况，发现在瓦斯继电器重动出口增加一个延时，可以躲过穿越性电流的切断时间，从而避免重瓦斯保护误动作。根据该结论，对某变压器瓦斯继电器回路进行了整改和试运行，使变压器的稳定性得到了较大提高。

关键词：穿越性电流；主变重瓦斯保护；延时跳闸；主变压器

某500 kV变电站使用了日本三菱SUB型自耦变压器，其变电站主接线图如图1所示。此变电站在2012年4月20日曾发生一起由于穿越性电流导致主变A相重瓦斯保护误动作，跳开主变变高、变中和变低三侧开关的事故。经综合信息分析，其故障原因为3#主变A相在220 kV甲线、乙线同时发生雷击短路故障后，其变中侧流过较大(峰值20 kA)的穿越性大电流，变压器线圈受到电动力的作用而收缩、扩张产生油流涌动，并且使变压器身产生振动。油流涌动和振动的双重作用导致主变重瓦斯保护动作，跳开主变三侧开关。针对该事故，本文探讨了解决相关问题的方法。

图1　主接线示意图

1主变瓦斯保护的动作原理

瓦斯继电器在变压器内部的示意图如图2所示。在通常工作状态下，瓦斯继电器内部充满了绝缘液体。由于浮力，浮子处在最高位置。当变压器内部出现故障时，液体中的气体上升，聚集在瓦斯继电器内并挤压绝缘液。随着液面的下降，上浮子也一同下降。通过上浮子运动，带动开关元件(磁性开关管)，启动报警信号。因为气体继电器只能容纳200～300 cm3的气体量，继续产生的气体通过管道向储液罐流动，下浮子不受影响。当液体继续流失，储液罐、管道和瓦斯继电器被排空。随着液面的下降，下浮子下沉。通过下浮子运动，带动开关元件，切断连接变压器的电源。压力波流冲击安装在流动液体中的挡板，当压力波流的流速超过挡板的动作灵敏度时，挡板沿着压力波流的方向运动，开关元件因此被启动，变压器跳闸[1]。保护动作逻辑框图如图3所示。

图2　瓦斯继电器在变压器内部示意图

图3　瓦斯保护动作逻辑框图

2防止主变瓦斯保护误动作的整改方案

2.1方案概述

在事故发生时，该500 kV变电站主变重瓦斯保护是不经延时直接发出3条命令的。分析事故报文和故障录波，可以得知在220 kV甲、乙线同时发生雷击短路故障后，该线路快速保护准确动作，跳开线路开关，切除故障电流。而主变压器穿越性电流产生于雷击线路至线路快速保护切断故障的这段时间内，如果给主变重瓦斯保护加装一个延时，让其躲避过区外故障的切除时间，就能有效地防止主变瓦斯保护误动作；因此，研究人员最终采用了500 kV三菱主变重瓦斯保护经1 s延时跳闸的整改措施，并根据该500 kV变电站现接点联接实际情况，制定整改方案。

2.2整改思路

该500 kV变电站主变压器保护采用南瑞继保RCS-974FG保护，对于该保护装置共有20路/相×3相=60路非电量保护，其中每相的前4路非电量输入还可经延时后跳闸。这4路非电量延时跳闸中，前3路的定值范围是0.01～100.00 min(步长为0.01 min)，第4路的是0.01～25.00 s(步长为0.01 s)。前3路的定值范围均不满足要求，应将本体的重瓦斯信号开入接到非电量保护屏柜的“非电量4延时跳闸”位置，整改相关跳闸、遥信和录波回路，并且整定相关控制字、定值，更换对应压板标签。但是目前该变电站非电量保护屏柜的“非电量4延时跳闸”的A相接点已被新增本体轻瓦斯(只发信)使用，所以在进行整改措施前，应先将此接点接入其他备用非电量延时跳闸回路中(本方案将其更换至非电量3延时跳闸回路中)，再进行整改。

2.3现场实际接线情况

查看图样资料和实际现场勘查后，研究人员得知该500 kV变电站内现场实际接线情况。如图4～图6所示，新增本体轻瓦斯保护(只发信)接入了“非电量4延时跳闸”接点8FD24；主变本体重瓦斯跳闸接入了“本体重瓦斯跳闸”接点8FD27、8FD28和8FD29。本体重瓦斯重动继电器接点通过8FD27、8FD28和8FD29端子进入非电量保护，该3个端子通过J5继电器、重动TJ继电器，TJ接点出口跳主变三侧，中间无延时继电器；因此，重瓦斯继电器动作出口未经延时。

图4　保护接线图

图5　接点联系图

图6　保护接点联系图

2.4整改方案实施

2.4.1闸回路整改

1)将新增本体轻瓦斯保护(只发信)接点由“非电量4延时跳闸”改至“非电量3延时跳闸”，即由8FD24移至8FD21。

2)将本体重瓦斯保护由“本体重瓦斯跳闸”改至“非电量4延时跳闸”回路，即由8FD27、8FD28和8FD29接点改至8FD24、8FD25和8FD26。

2.4.2现场实际端子接线

整改前现场端子接线如图7所示。

图7　现场端子接线图

2.4.3压板标签更换

原跳闸回路经过8LP4本体重瓦斯压板启动跳闸回路，现改为经过8LP12压板启动跳闸，所以将8LP4压板由“本体重瓦斯跳闸”改为“备用”，而8LP12压板更名为“本体重瓦斯跳闸”，标为黄色功能压板，并将其置为投入状态。

2.4.4遥信及录波回路整改

1)原本体轻瓦斯发信由“非电量4”启动，接至端子排8XD13，现已改为由“非电量3”启动，因此，将端子排8XD13处接线移至8XD12。

2)原本体重瓦斯发信由“本体重瓦斯”启动，接至端子排8XD14，现已改为由“非电量4”启动，因此，将端子排8XD14处接线移至8XD13。

3)原本体录波回路由“本体重瓦斯”启动，接至端子排8XD43，现已改为由“非电量4”启动，因此，将端子排8XD43处接线移至8XD42。

2.4.5保护定值的整定修改

主变重瓦斯保护经延时整改后，二次保护定值也应该做出相应的调整。为了适应新的保护运行要求我们将“非电量3延时跳闸”时限由25 s改为0.6 s；将“非电量4延时跳闸”时限由0.01 s改为1 s；由于“非电量3”接入轻瓦斯发信，不需跳闸出口，此处控制字仍为0；将“非电量4延时跳闸”投入由0(重瓦斯跳闸)改为1。

3结语

通过分析发现，这次主变重瓦斯保护误动作是由线路短路电流的瞬时冲击过大引起的。针对事故原因，研究人员对主变重瓦斯进行了延时整改，此后主变压器再也没有发生类似事件，有效地保护了电网的稳定运行。

参考文献

[1] 张兆君，吴罡明. 穿越性大电流冲击下主变重瓦斯误动作的原因分析[J]. 大众用电，2012(1)：35-36.

责任编辑彭光宇

欢迎订阅《新技术新工艺》杂志(2016)

《新技术新工艺》杂志于1981年创刊，是中国兵器工业新技术推广研究所主办的工业技术类期刊，曾荣获中国兵器工业集团公司优秀科技期刊一等奖，国家“双效期刊”,是国家新闻出版广电总局首批认定的学术期刊，并被以下检索系统收录：中国核心期刊(遴选)数据库、万方数字—数字化期刊群、中文科技期刊数据库、中国期刊网、中国学术期刊综合评价数据库、中国学术期刊(光盘版)。

《新技术新工艺》杂志为月刊，主要报导数字技术、机械加工技术、故障诊断与维修技术、冷热加工技术(铸、锻、焊)、金属和非金属材料、化工、表面处理及工业生产设备及管理等领域的新技术、新工艺、新产品、新材料和新设备，可为企业设备选型提供参考，为工程技术人员提供技术信息，为企业产品和技术提供推介的平台。

国内订阅：全国各地邮局，国内代号：2-396，国内统一连续出版物号：CN11-1765/T。全年12期，每期定价15元，全年费用180元。国外发行代号：BM6619，国外订价：180美元/年。

地址：北京海淀区车道沟十号院科技一号楼806(北京8917信箱)，邮编：100089

电话：010—68962167，68963218—801

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

作者简介：谢广健(1983-)，男，工程师，硕士，主要从事变电运行等方面的研究。

中图分类号：TM 0

文献标志码:A