运行中主变跳闸原因分析与处理

运行中主变跳闸原因分析与处理周野吕梁供电分公司摘要：我分公司一座老旧110KV变电站在综自改造后不久，1、2#主变先后在正常运行中三侧断路器同时跳闸，无保护动作信号，为此我们对主变保护和二次回路做详细检查分析，找到可能引起跳闸的若干薄弱环节。关键词：变压器跳闸非电量保护故障现象2006年8月9日11时20分左右，该变电站两台110kV/35kV/10kV主变三侧并列运行，在系统没有任何波动的情况下，2#主变突然三侧断路器同时跳闸，微机保护测控装置只采集到断路器变位信息，无任何保护动作信号，但在综自后台系统中有非电量保护装置间断失电和电源恢复的报文。当运行人员到屏后检查过程中，装置又出现随机上电的情况，最后检查确认直流空开输出对应的直流负（KM-）的屏体端子短接连片处于松动的虚接状态。2006年12月04日12时39分，再次出现上述现象。但未发现有电源接触不良的地方。1、故障原因查找和分析2.1可造成三相跳闸的因素根据该主变保护配置情况分析，可造成三侧断路器同时跳闸的只有主变差动保护和非电量保护。该差动保护装置的三侧出口继电器彼此独立，每个继电器由独立的IO口驱动，并且受开出功能的控制，只有满足保护动作条件时才会三侧同时出口跳闸，且保护动作时会有完整的信号报文。主变跳闸时，一次系统没有波动，不具备差动动作条件，差动保护出口跳闸可能性不大。该非电量保护装置的三侧出口由两个并联的重动继电器完成，两继电器回路上彼此不独立，如果公共回路串入强干扰，可造成主变三侧同时出口跳闸。因此，非电量装置造成误动的可能性时很大。2.2可造成非电量保护误动的因素2.2.1、 直流接地：二次电缆芯线与大地之间存在着分布电容，如果从主变本体到非电量保护装置的二次电缆较长，而非电量保护启动功率过小时，在发生直流接地的暂态过程中，分布电容引起的充放电电流可造成非电量保护误动。2.2.2、 交流串入：交流电压串入非电量保护直流回路，可造成非电量保护误动。2.2.3、 绝缘破坏：如果动作于跳闸的重瓦斯继电器等非电量接点绝缘损坏，可造成误动跳闸，例如瓦斯继电器密封不好，接线端子受雨水浸泡时，常发生此类误动。如果接点对地绝缘损坏，直流系统另有一点发生正接地时，也可能造成出口误动。2.2.4、 本次事故有负电源接触不良情况，由于二次电缆分布电容，会使非电量内部出口继电器两端电压产生波动，如果非电量保护装置启动功率小，而二次电缆分布电容足够大，此波动过程就有可能造成非电量保护误动。2.3现场检查测试与分析2.3.1、为消除主变误跳隐患，在现场做了详细检查。事后对非电量出口重动继电器测试发现，出口重动继电器动作电压为130V，动作功率近2W，用于发非电量保护动作报文的光隔并联在出口重动继电器上，导通电压为160V。这样如果该回路串入的强干扰介于130V-160V之间，就有可能出现装置出口跳闸但不能发出信号的情况。2.3.2、 对直流回路进行绝缘测试合格，主变三侧跳闸时未有直流接地现象，排除直流接地引起的误动，也排除了交流直接串入的可能性。2.3.3、 主变端子箱通风电机接触器有绝缘损坏痕迹在主变端子箱检查中，发现启动风冷的交流接触器主触点下口有黑色积碳，接触器辅助接点外壳有黄黑色碳化痕迹，边缘有白色斑点，有短路和受潮现象。该接触器线圈和主触点是交流回路，辅助接点是非电量保护直流回路，如果外壳绝缘碳化，会造成交流电串入非电量保护直流系统。但是，停电后用1000V摇表测绝缘，接触器接点绝缘电阻在几百兆欧以上，绝缘良好。黑黄色碳化痕迹可以擦除，下面没有碳化烧穿，没有形成交流串入直流的通道。2.3.4、 非电量保护二次电缆分布电容测试对装置带实际回路试验，通断非电量保护二次回路直流电源负端，用示波器记录出口继电器线圈两端电压波形，根据该波形可测算分布电容的影响。试验发现，继电器线圈两端捕捉到的感应电压最大约240V，但衰减很快，0.3-0.8毫秒左右降到110V以下，完全衰减的时间约为5毫秒。这样看来，非电量保护二次回路分布电容很小，暂态过程也短，小于继电器动作时间，而在试验过程中也没有出现非电量保护动作出口。模拟实验：如下图所示，当非电量保护负电源接触不良时，+kM通过其它回路向非电量保护跳闸回路(017)的分布电容充电，017回路逐渐与+kM同电位。当负电源恢复时，继电器J线圈负端跃变为负电，由于电缆分布电容影响，017电位不能突变，仍与+kM同电位，在继电器J线圈两端形成220V电压差，随着电容放电逐渐衰减，如果电容容量大，放电时间超过出口继电器动作时间，可造成继电器J动作跳闸。为了解非电量保护启动功率和分布电容之间的关系，进行了如下模拟实验。KM+KM-如图：电容C用于模拟电缆芯线之间的分布电容，L模拟芯线之间的互感，开关K用来产生波动过程，J为非电量保护装置内部的出口继电器线圈，其正常启动功率约2W。试验中，C的取值分别为0.1UF，1UF，2.2UF，在K端反复合上和断开，模拟波动过程，结果：当电容为1UF时，出口继电器开始跳动，但没有发现触点来不及闭合就返回；当电容为2.2UF时，出口继电器出口接点可以闭合。2.4、 误动原因分析通过上述的检查、试验和分析，我们认为：虽然在对装置带实际回路试验中，通断非电量保护二次回路直流电源负端，没有出现非电量保护动作出口。但已在出口继电器线圈两端形成电压的波动。衰减很快，是在主变停用的工况下测试的，当在主变带负荷的工况下，由于交直流回路都有不同的电流以及电缆和屏内的布线情况，很可能造成该波动电压能够使非电量保护动作。而两次动作时都有一个共同点，就是该保护的直流电源有间断失电和电源恢复的现象。也就是说，在小动作功率的出口重动继电器接于室外电缆，有一定的分布电容且有直