摘要：对一起500kV主变压器跳闸事故及原因进行分析,通过现场模拟验证,事故原因为电流互感器预防性试验中测量线误碰二次绕组端子导致主变压器跳闸。针对同类设备,提出反事故措施。
关键词：主变压器;事故分析;反事故措施
某主变压器冷却器全停保护动作，该主变冷却器控制系统使用可以编程逻辑控制器为核心，采用温度传感器将采集到的电阻信号，送入到PLC的模拟量输入模块，由PLC进行A/D转换和标度变换等处理得到主变实际温度。另外采用温度开关采集主变的温度信号，并将信号送入PLC的开关量输入模块参与逻辑控制。电动机运行状态的检测，利用接触器及热断路器辅助接点输出的运行、故障等信号，引入PLC的开关量输入模块，在程序中实现故障电动机的自动切换和报警。系统对电机配置完成的控制、保护、测量功能，主要保护功能包括:短路保护、过流保护、失压保护、缺相保护、相序保护、过载保护以及联锁保护。在设备运行过程中出现故障及系统异常等情况，系统采用指示灯的形式报警，在运行过程中，若工作冷却器故障，PLC自动停止故障冷却器的运行，自动投入备用冷却器，并继续完成主变冷却器的控制。PLC软件具有故障自诊断功能，对PLC模块故障、测量检测回路断线等故障能及时判断，通过PLC及时报警。
1事故经过
2006年5月13日,500kV磁湖变电站凤磁Ⅱ回停电进行修试校工作。工作内容包括:停电范围内一次设备年检及预防性试验。500kV母线为3/2接线方式,主变压器高压接入第一串,停电期间安全措施主要有:(1)断开磁5012、5013开关、磁50132、50121隔离刀闸;(2)合上磁501327、501217、501367接地刀闸;在磁13LCVT侧挂一组临时接地线;(3)断开磁13LCVT二次小开关,磁50132、50121隔离刀闸的操作电源。13:30左右,磁5012TAC相测量一次对末屏介质损耗,测量完毕,工作班成员解除测量线,恢复TA末屏接地,在此过程中,主变压器跳闸。主控室监视屏显示主变压器第一套差动保护动作,主变大差动保护动作电流整定值为0.1A,后故障录波器显示磁5012TAC相TA第8个二次绕组有0.38A的扰动电流。
2测量接线及原理
磁5012TA末屏运行时是接地的,停电测量一次对末屏的介质损耗时,要解开末屏接地线,并将测量仪器的测量线接至末屏,一次导电回路加试验电压。测量仪器为光导介损电桥。测量TA介质损,实际是测量TA电容屏的容性电流的大小及与试验电压的夹角。测量中加的试验电压为45/55Hz频率的高压,测量2次结果取平均值。
3故障原因分析及采取的措施
3.1故障原因分析
桐柏500kV开关失灵保护盘安装在地面继保室,发变保护盘安装在地下主厂房运转层机旁,连接电缆采用阻燃屏蔽电缆,电缆长度约700m,按设计要求,屏蔽层为信号源侧一点接地。从以上事故分析(未出口跳相邻开关和发远跳信号)可以看出:MVAJ101具有较大的启动功率,其误动可能性不大,而启动主变压器保护的中间继电器其启动功率不足0.3W,连接电缆长度为700m,从地下厂房一直连接至地面500kV开关站,周围电磁环境复杂,存在扰动出口的可能。主变压器保护装置本身由于受到运输、调试或地下厂环境湿度高等影响也有误动的可能。
3.2采取的措施
针对上述分析,为了排除其他原因,采取了以下措施:首先对连接电缆绝缘性能、屏蔽层的接地方式、接地点进行了检查,检查结果符合要求。其次对电缆回路再次进行了传动试验,动作正确。再者对继电器MVAJ101和中间继电器(K13/K14)现场进行测试,测试结果符合要求。最后对主变保护装置DRS进行了清洁和除湿处理并对装置再次进行了单体试验,试验结果正常。为了证实长电缆分布电容对中间继电器(K13/K14)干扰,对安装在主变压器保护盘内的失灵启动中间扩展继电器线圈(K13/K14)、至光耦输入点的电压波形进行了长达20多天的监测。失灵出口主变保护逻辑说明:线路开关和桥开关失灵保护装置P141延时段动作后,启动各自的失灵出口继电器MVAJ101。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆发现主变压器保护盘中500kV开关失灵动作,启动主变压器保护的中间扩展继电器线圈两端电压,在系统正常运行的情况下,其电压会发生大范围的跳变,监测到的最高跳变达106V,中间扩展继电器。现场实测的启动功率仅为0.3W,为此,基本可以判定主变压器保护收到开关失灵启动信号是由于长电缆分布电容干扰引起的。为此,采取了如下3项措施:(1)为提高抗干扰能力,现场对该继电器线圈两端并接合适电阻,以增大其启动功率,启动功率由原来的0.3W增大到约12W,经试验后,投入运行。(2)在合适的时候,将长电缆跳闸出口改为光缆跳闸出口。(3)作为后续的监视手段,将继电器的备用接点接入监控系统,用于长时间在线监视该继电器的动作行为。
4暴露问题
（1）变压器PLC控制器厂家对PLC控制器的动作逻辑设计不符合规范要求，将“油温高、绕组温度高和冷却器全停”三种非电量保护的出口均启动同一只出口继电器，致使现场运行时没有办法对上述三种非电量保护分别进行投退，继电器出口动作也不便于判断是哪种非电量保护动作。（2）设计单位在对变压器的非电量保护二次回路设计时，没有理解和掌握变压器PLC控制器的控制原理和逻辑，只是简单地将PLC控制器的开出接点设计引入到变压器非电量保护装置“冷却器全停”的开入端。在设计阶段没有发现PLC控制器动作逻辑的缺陷。（3）现场安装调试和投产验收时，没有对变压器PLC控制器的动作逻辑进行相关的试验验证，仅通过在PLC控制器上短接出口接点的方法验证二次回路的正确性。在投产验收阶段也没有发现PLC控制器动作逻辑的缺陷。
5感应电压及其现场模拟测量
5.1电场偶合产生的感应电势
测量TA用介损电桥的测量线为双芯线电缆带屏蔽层,测量时测量线一端芯线接TA末屏,屏蔽线悬空,另一端芯线接电桥,屏蔽线通过电桥接地。由于TA比较高,测量线比较长,约5m。当测量导线处于强电磁场环境中,带电导引线(临近设备)与测量线存在偶合电容C1,测量线与地之间也存在偶合电容C2,测量线的屏蔽线及芯线上会产生耦合电势,其值为:U=UNC1/(C1+C2)式中UN———带电导引线额定相电压;U———测量线中耦合产生的感应电压。C1及C2的大小与测量线的长度成正比,与它们之间的距离成反比。由于A、B、C三相带电设备都对测量线屏蔽线产生偶合,但由于距离不一致,所以在测量线上的感应电压实际是三相耦合电压的向量和,即U0=UA+UB+UC。回路电流I=U0/R,R为继电器回路电阻。此电流可能就是扰动电流,导致主变压器差动保护误动作。
5.2现场模拟测量验证
如果是工具(扳手)、末屏接地线、测量线芯线碰到二次回路不可能产生较高的电场感应电压,因为其本身长度有限。为验证感应电压的大小,在同等条件下测量了几种情况下测量线中芯线、屏蔽线感应电压的大小。第一种情况,解开测量线与电桥的连接,用万用表测量芯线电压对地的电压约为36V,屏蔽线对地电压约为8V。第二种情况,不解开测量线与电桥的连接,直接测量,其中芯线及屏蔽线对地的感应电压均为0.54V。经过测量,TA二次回路的电阻约20Ψ,扰动电流为0.38A,根据U=IR,干扰电压为7.6V。所以最有可能是屏蔽线未接地的情况下,在拆除末屏测量线时屏蔽线碰到了二次绕组,导致屏蔽层对绕组放电。
6结束语
增加跳闸出口继电器启动功率是防止长电缆分布电容干扰的有效措施,在今后类似的工程建设中,跳闸出口回路应尽量选用短电缆连接,电缆敷设时,应尽可能避开强电磁区域,若无法避开,则应增加跳闸出口继电器的启动功率或直接选用光缆跳闸出口。在保护的设计选型阶段,尤其是在选用进口保护装置时,应严格根据我国规程、规范以及反措要求对选用的保护装置提出要求。
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论文作者:江琦
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/16
标签：测量论文; 变压器论文; 电压论文; 继电器论文; 回路论文; 电缆论文; 冷却器论文; 《电力设备》2019年第6期论文;