摘要：主变压器是风电场重要的供电设备，其运行的稳定性关系到风电场电力供应的可靠性，一旦主变压器出现故障事故，就可能给风电场造成损失，甚至还可能导致安全隐患的出现。差动保护技术在当前电场主变压器保护中应用较为广泛，差动保护通过在电流电压异常时的自动跳闸动作，能够有效防止故障对变压器及供电系统的危害。为了保证风电场主变压器的稳定运行，减少事故的发生，本文将针对主变压器差动保护跳闸事故的产生原因及处理措施展开研究。
关键词：风电场；主变压器；差动保护；跳闸事故；处理措施
差动保护作为主变压器的重要保护形式，发挥着保护主变压器运行安全的作用。在日常运行中，很多因素都可能会导致差动保护跳闸事故的发生，当出现跳闸事故后，风电场工作人员需要尽快通过有效的检查，确定导致跳闸动作的原因，对相应故障问题进行排除，并做好相应的防护处理措施，从而缩短故障导致主变压器停工的时间，确保主变压器运行的安全性与稳定性。
一、导致主变压器差动保护跳闸事故的常见原因
1.主变压器故障
如主变压器差动保护装置的跳闸为正常保护动作，则导致其跳闸的原因首先就要考虑主变压器故障问题。主变压器故障通常包括外部故障和内部故障，其中外部故障主要是指主变压器外部套管引出线出现短路，导致差动保护装置跳闸。内部故障则包括主变压器内部绕组线圈相间短路，变压器绕组匝间短路、变压器高压侧接地短路故障、变压器CT故障等。这些故障的出现都会导致差动保护装置所感应到保护范围内的电流、电压异常，进而触发保护动作，引发跳闸事故。因此，当出现主变压器差动保护跳闸事故后，首先要对主变压器的内外部故障进行检查。
2.电流互感器故障
电流互感器也是电厂变电设备中重要的组成元件，电流互感器主要发挥着电流监测的功能，电流互感器发生故障也可能导致差动保护跳闸事故的出现。电流互感器的常见故障主要有电流互感器内部匝线间短路、以及互感器回路开路等。电流互感器本身处在一次侧和二次侧之间，其工作原理是通过电磁感应功能，将一次侧大电流转换为二次侧小电流进行测量，工作过程互感器状态接近于短路，但是当出现匝线间短路问题时，仍然可能导致电流过高，并导致互感器过热，电流超出差动保护装置安全参数范围，引发差动保护跳闸事故。电流互感器正常工作时，要求二次侧回路必须要保持闭合状态，在实际运行中，一旦出现二次侧回路开路现象，就会导致电流异常，并可能造成其他元件或线路的故障，进而引发差动保护跳闸动作。
3.差动保护装置误动
如差动保护装置跳闸事故的产生并非主变压器内外部故障或电流互感器故障所致，还需要考虑是否出现了差动保护误动的情况。差动保护误动一般与CT变比和二次电流回路接地有关。风电场主变压器差动保护的正常运行需要满足CT10%误差曲线的要求，当CT变比参数设置不当时，可能导致二次侧负载达不到CT误差曲线的要求，进而造成差动保护误动，引发跳闸动作。为保证主变压器运行安全要求二次侧电流回路必须严格按照规范方式接地，如二次电流回路接地方式不当、未按照规定接地点进行接地，都可能导致差动保护装置的异常电流流入，进而引发保护装置误动，出现跳闸情况。
二、风电场主变压器差动保护跳闸事故原因检查分析要点
某风电场2号主变压器发生跳闸事故，立即组织技术人员进行故障检修。为提高检修效率和故障判断准确率，技术人员办理检修手续后，借助于检测仪器开始着手对变压器内部电气系统进行逐步的故障排查。
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（1）先进行变压器绕组对地绝缘电阻的测量，按照变压器运行标准参数，110kV的变压器，正常情况下绕组对地绝缘电阻不得低于2500MΩ。技术人员使用量程为5000V的兆欧表，将接线夹分别夹在变压器对地绝缘电阻的两侧，测量结果显示为28071MΩ，说明变压器通路不存在问题。（2）更换为普通的万用表，将变压器绕组对地设为开路，然后继续测量电阻值。万用表显示测量结果为1300kΩ，说明相与相之间通路正常。
在排除了以上两方面的故障后，考虑是母线槽两侧母线发生短路，放电后导致变压器差动开关出现误判，进而发生差动保护跳闸。为了验证这一推测，技术人员进行了以下故障检查：首先，母线槽与变压器之间用一组软连接铜带相连，检修人员先不拆开这个连接（这些连接固定螺栓暴露在空气中，腐蚀严重，拆下这些螺栓很费时），直接检查母线槽。母线槽属于简易箱型封闭式母线槽，据了解，在工程建设期间母线槽是在现场组装，再分步安装。检修人员着手逐一拆开盖板，检查内部部件。其次，拆开变压器外壳，观察变压器附近的连接板处，是否有明显的放电烧灼痕迹。经检查发现在铜板上有1处烧灼痕迹，并且铜板上的绝缘材料以及被高温融化、变形。最后，继续检查母线槽两端的连接框，发现在连接框的表面有一定水珠，水珠低落到母线槽上，导致相邻两条平行线路行成通路，并发生短路故障。
三、风电场主变压器差动保护跳闸的处理
在明确了故障原因后，及时制定了处理措施。按照以下步骤完成变压器差动保护跳闸事故处理：第一步，先将母线槽连接框上的水珠清理干净，在清理过程中发现金属连接框已经有轻微的锈蚀问题。将连接框拆卸下来进行除锈处理，并重新采用镀膜的方式，提高金属连接框的防腐防锈能力。第二步，使用密封胶涂抹在密封板的连接处，既可以起到密封效果，又发挥了加固作用。这样就可以防止外部雨水渗漏和内部水蒸气冷凝水的形成。第三步，检修工作人员抓住停电时机，改进现有母线末端绝缘与固定方式。拆除原有水平安装的绝缘板，在原来安装水平绝缘板的最近处，用一种垂直布置的绝缘板固定三相母线铜排，对三相母线铜排起到进一步可靠固定和绝缘作用。这样，即使母线槽由于密封损坏产生渗水，三相母线铜排绝缘板也不会积水，引发母线间积水短路。上述措施实施后，效果很好，彻底解决了母线槽因暴雨短路放电、引起跳闸停电、影响安全生产的问题。
四、风电场主变压器差动保护的防范措施
结合此次主变压器差动保护跳闸事故原因分析和处理对策，可以发现母线槽连接框由于密封效果不好，导致连接框腐蚀并形成水珠是导致此次事故的主要原因。因此，风电场的设备检修人员，一方面是要严格执行本公司的检修管理制度，认真做好设备工况检查，另一方面又要对这些线路老化等故障问题，进行及时有效的处理，也是避免主变压器差动保护跳闸的一种有效措施。本次跳闸事故发生于风电场2号主变压器，在完成故障检修后，技术人员又依次对其他几台主变压器进行了全面排查，对故障隐患及时处理，保障了主变压器的安全运行。
结语：主变压器是风电场运行中的核心设备，主变压器由于工作负荷、运行环境以及元器件故障等因素的影响，容易发生差动保护跳闸事故。技术人员要在检测到事故发生后，首先进行跳闸原因的分析，确定故障原因后再制定相应的处理方案，以便于实现故障的及时和准确处理。同时，还要严格做好主变压器日常检修，实现对潜在故障隐患的识别和处理，也是防范差动保护跳闸事故的有效措施。
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论文作者:范亮
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/8
标签：变压器论文; 差动论文; 故障论文; 母线槽论文; 事故论文; 电流论文; 风电场论文; 《电力设备》2019年第4期论文;