谭杰锋
（增城区水力发电管理服务中心）
摘要：水力发电的发电机一半和主变压器会形成单元式接线来构成发变组进而连入系统，要根据发变组的保护设计以及配置的一般原则来对其实行保护的配置。本文主要介绍了在水力系统的变电站中有关主变压器的低压侧的故障以及应对的策略。该故障是在主变压器的低压侧的断路器由于长期太热而导致失去了弹性，出现由于触头的脱落而导致相间出现短路，最终导致全站出现失电情况。本文对此进行了彻底的分析，并且提出了合理的应对措施，对内桥接线的变电站进行维护和正常运行提供了参考价值。
关键词：水力系统；变压器；故障；策略
1 引言
断路器在桥接线的方式中使用的较少，其结构较简单；投资较少；且占地面积小，因此其在变电站中得到了广泛地使用。桥断路器是连接到线路的断路器的内侧，这方便了线路的停送电，因此，大多数用到了10kV的变电站当中。因为采用的是内桥的接线方式，所以线路的断路器常常不设置保护线路，线路出现故障是因为在上级的变电站中线路的保护动作被切除，所以主变压器中差动的保护，低后备的保护，高后备的保护，母联的断路器的保护以及上级的线路的保护之间的配合存在了问题，当配合出现不合理时便出现了不合理的动作。
2 故障的经过
2.1 故障前运行方式
10kV的变电站是一种典型内桥接线的终端的变电站，其在故障前的运行方式除了要发生故障的断路器处于热备用的状态，其他的断路器都处于正常运行的状态。
2.2 保护配置
在变电站中有两个进线的断路器没有设有保护措施，在10kV的甲乙两站相应的线路中均配置了PSL641型号的保护线路，1和2号的主变都配置了一套RCS9679型号的差动的保护；一套RCS9681型号的高后备的保护；一套RCS9681型号的低后备的保护以及一套RCS9661型号的非电气量的保护。在10kV的母联断路器中配置了一套RCS9611型号的保护，以此当作在母线充电过程中充电的保护，当正常运行的时候便退出。在10kV一侧配置了一套RCS9651型号的备用电源的自投装置。该配置是关于内桥接线在变电站中典型的配置，也称为主流的配置。
3 故障原因的分析
经过检查和分析，确定出现故障的原因是在1号主变压器的断路器下方动静的触头存在接触不良的现象，故障前1号主变压器存在很大的负荷，致使接触点发热严重，因而动触头触指的弹簧被烧断或者失去了弹性，导致触指脱落，出现了B相和C相接地短路的现象。
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4 保护分析及对策
金属铠制备的高压断路器柜的设备出现故障的几率很高，例如一种时常发生的故障，只是由于没有后备保护的一个动作就导致较长的故障切除的时间，反复地冲击最后被烧毁，使全站出现失电现象。这说明了在保护设计，配置以及整定的过程中存在问题时要进一步去分析，并且采取保护措施，避免发生故障。
4.1 主变压器差动保护范围的分析
当今内桥接线的变电站的主变压器的差动保护通常是高压侧的线路和母联的电流互感器以及低压侧的断路器的电流互感器，如此差动接线的保护范围就会较大。该故障点是在低压侧断路器的主变压器一侧，也就是在电流互感器和断路器之间，不属于差动保护的范围，因此差动保护不发生动作。
4.2 主变压器低后备保护的分析
主变压器低后备的保护是作为低压母线的主保护以及低压出线保护的后备保护，其电流来自低压侧的断路器的电流互感器。因为10kV的母线不会设有母差的保护，母线其主保护为低后备，但是在电流互感器和低压侧的断路器之间的故障，低后备不能对其切除，这说明该区域没有主保护，仅可以依靠高后备经过延长时间来进行切除。
即便主变压器的高后备能够对该故障做出反应，但这已经是变压器的安全保护的最后的一级（跳闸的保护），而且其动作比较长。所以主变压器的低后备的保护应该加一个能跳主变压器各侧的断路器的时间限制，例如跳开主变压器的各侧的断路器为电流互感器和特定低压侧的断路器之间出现故障的后备。可理解为该处没有主保护，主保护是高后备，低后备是高后备地后备。
4.3 主变压器高后备保护的分析
该故障点是保护的死区，只有主变压器的高后备成为主保护再能延长时间去除故障。在发生故障前，主变压器的高后备保护的交流采样的插件采样发生异常，装置的报警灯变亮，在变电站内的监控系统出现装置异常的信号，不是装置的封闭信号，而且装置运行的指示灯任然保持亮的状态。在对故障进行分析的时候，维修人员发现反复出现这种情况，但是最后都可以恢复，所以就没引起特别注意，也没有进行及时地处理。在故障发生时，高后备的保护的交流采样的插件有故障的电流流过的时候，插件被损坏，最后没有启动保护装置。
对于主变压器内部故障的形式多种多样，对于比较大型的水轮发电机组，不可能完全凭借传统经验和习惯决定主保护的配置和灵敏度校验。这样不能精确地确定保护对于哪些故障能动作，哪些故障不能动作。对于水轮发电机都要求对内部故障进行科学的定量化灵敏度分析。精确反应每种保护的保护范围和保护死区。这样主保护的配置和整定主要可以分为三个步骤进行。第一步，根据发电机复杂的内部结构，形成各种不同故障的故障集；第二步，对这些故障集进行仿真计算，得到不同故障的故障电流；第三步，对这些故障进行定量化的灵敏度分析，定量分析各种保护对各种故障的动作情况。这样对于发电机主保护的配置及优化都具有重要意义。当发电机发生内部故障时，定子绕组被分为几个部分，结构上不再对称，空间绕组中将存在大量分数次及高次谐波分量。
4.4 母联断路器的保护分析
10kV的母联断路器都配有保护的装置，它的基本功能是过流保护，一般可以称作充电保护。对于这种保护，文献中并没有明确它的具体原则， 所以运行的单位一般可以按习惯来进行规定。因为内桥接线的变电站有多种运行的方式，例如线自投，桥自投，串供方式， 这种保护比较难整定。正常运行的时候，绝大多数的变电站这种保护不投， 只有在母线充电时进行短时投入。
5 改进的措施
10kV的终端变电站经常使用的接线方式是内桥式接线，文献中没有对它的保护配置说明具体要求，通常由管理它运行的调度部门进行配置和整定。分析这次故障可以说明，这种保护的配置和整定的方案在安全上有一定的风险，适合采用以下的几种措施来进行防范。
第一个措施：适宜把主变的低压侧电流互感器改装到断路器的母线侧，来扩大主变的保护范围，从而消除保护的死区。
第二个措施：适宜配置线路的保护或者启动使用备自投的装置进行过流保护，必须正确区分出是线路的故障还是变电站的故障。
第三个措施：适宜处于主变低后备的保护过程中延长大于高后备的动作时间长时限段，跳主变为各侧断路器，互为彼此的后备，确保主变的低压侧故障可以在本站内部切除掉。
第四个措施：适宜采取完善备自投中闭锁的功能，来避免备自投中不合理的动作。
第五个措施：适宜把10kV的侧母联断路器中保护的功能进行完善，来避免备用的电源再一次送电到故障点，从而避免全站失电的现象。
第六个措施：适宜通过加强设备内部的检查和巡视，来及时发现设备的缺陷并且及时的消除， 从而保证设备的正常运行。
6 小结
在电力系统中，内桥接线的接线方式虽然简单，但是在上端电源线路的保护、各侧后备的保护、主变的保护和母联的保护以及备自投之间存在配合的问题， 应该全面的分析在各种运行的方式下、可能出现的各类故障、在不同故障的地点下保护的动作行为，来不断完善保护的配置，从而保证设备的安全以至于可靠供电。
参考文献
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[2]秦贵锋.智能变电站自适应备自投应用[J].电力自动化设备,2012,32(06):111-115.
[3]陈强.一起主变压器低压侧故障的分析与对策[J].电力系统自动化,2015,39(08):164-167.
论文作者:谭杰锋
论文发表刊物:《电力设备》2016年第11期
论文发表时间:2016/8/22
标签：故障论文; 断路器论文; 变压器论文; 变电站论文; 低压论文; 线路论文; 动作论文; 《电力设备》2016年第11期论文;