DQZHAN技術(shù)訊：主變壓器差動保護動作后的分析
通過一起35kV變電站因短路故障造成主變壓器差動保護動作的實例，描述了保護模塊顯示情況、故障點的詳細故障情況等事故發(fā)現(xiàn)的全部過程，并根據(jù)變壓器的試驗結(jié)果和檢修中發(fā)現(xiàn)的問題，分析出了變壓器差動保護動作的原因及反事故措施，為以后變電站內(nèi)不再發(fā)生類似的事故提供一定的借鑒作用。
變壓器的主保護是差動保護和瓦斯保護，其中瓦斯保護是非電量保護，差動保護是電量保護。差動保護是按照循環(huán)電流原理設(shè)計的，其保護范圍是主變壓器各側(cè)電流互感器之間的一次電氣部分，即主變壓器引出線及變壓器繞組發(fā)生的多相短路、嚴(yán)重的單相匝間短路、在大電流接地系統(tǒng)中繞組及引出線上的接地故障。其優(yōu)點是能夠迅速有選擇地切除保護范圍內(nèi)的故障，接線正確調(diào)試得當(dāng)后不發(fā)生誤動。
某35kV變電站是該鄉(xiāng)鎮(zhèn)的樞紐變電站之一，35kV系統(tǒng)采用單電源供電方式，該站擁有SZ7-6300/35型1號主變壓器和SZ9-6300/35型2號主變壓器各一臺，都是油浸自冷的冷卻方式，10kV系統(tǒng)采用單母線分段接線方式，正常運行方式是兩臺主變壓器分列運行，10kV母聯(lián)(分段)00斷路器在斷開位置，如圖1所示。
圖1某35kV變電站一次系統(tǒng)運行圖
1、事故發(fā)生的過程
2014年12月31日09時30分，山東中北部地區(qū)的氣溫為零下5攝氏度，天氣晴，風(fēng)力4~5級，監(jiān)控人員發(fā)現(xiàn)一個35kV變電站1號主變壓器差動保護動作，通過視頻監(jiān)控圖像發(fā)現(xiàn)該站1號主變壓器高壓側(cè)絕緣套管與鋁排連接處有冒煙、冒火現(xiàn)象，便立即通知變電運維人員，盡快到站處理。
一般情況下，引起變壓器差動保護動作的原因有：
1)變壓器及其套管引出線、各側(cè)差動電流互感器以內(nèi)的一次設(shè)備故障。
2)保護二次回路問題引起保護誤動作。
3)差動電流互感器二次開路或短路。
4)變壓器內(nèi)部故障。
一般變壓器差動保護動作后應(yīng)按下列步驟進行檢查：
1)變壓器本體套管有無損傷、放電現(xiàn)象和放電痕跡，變壓器外部有無因故障引起的異?，F(xiàn)象。
2)變壓器各側(cè)斷路器是否全部掉閘。
3)差動保護范圍內(nèi)的所有一次設(shè)備、瓷質(zhì)部分是否有損傷、放電現(xiàn)象和放電痕跡，是否有短路現(xiàn)象，有無異物落在設(shè)備上或地面上，有無因設(shè)備短路燒灼的異物。
4)檢查故障錄波器打印的報告綜合判斷。
5)如果因繼電器或二次回路故障、直流兩點接地造成的誤動，應(yīng)將差動保護退出運行后，將變壓器送電。
操作人員接到通知后，立即趕往該變電站檢查，到站后發(fā)現(xiàn)1號主變壓器上部已經(jīng)無任何冒煙、著火、噴油、漏油的現(xiàn)象。1號主變壓器的高壓側(cè)套管處有嚴(yán)重的**痕跡，并有對地放電的跡象，同時A、B兩相的高壓套管與鋁排硬母線和連接線夾處嚴(yán)重**，C相高壓套管與硬母線鋁排連接處有不明顯的**痕跡，但高壓套管處有明顯的對地放電痕跡，
該站的1號主變壓器主保護配置采用北京哈德威四方保護與控制設(shè)備有限公司的CST31A型系列數(shù)字式變壓器保護，其液晶顯示器內(nèi)的所有動作報告如表1所示。
通過表1及現(xiàn)場的情況來看，該站主變壓器三相都有差動速斷動作，動作的二次電流值還很大。
變電運行操作人員根據(jù)調(diào)度命令，將1號主變壓器由熱備用轉(zhuǎn)檢修并做**措施，許可變電站《事故應(yīng)急搶修單》后，變電檢修人員開始工作。當(dāng)工作人員爬到變壓器上蓋時，首先對該變壓器故障點進行了拍照處理，然后進行了詳細的檢查，檢查中發(fā)現(xiàn)：
1)在變壓器大蓋上有些散落的柳樹枝，檢修人員檢查該箱式變電站的北墻處確實有幾棵柳樹(從圖2中也能夠發(fā)現(xiàn)有部分柳樹)，可以證實這些樹枝是冬季大風(fēng)刮落的樹枝。在這些樹枝中有幾段燒糊的、燒黑的，大部分是未燒毀的。沒有發(fā)現(xiàn)故障點處有搭掛塑料大棚油紙或垃圾塑料紙(袋)，更沒有發(fā)現(xiàn)燒焦、燒糊塑料紙(袋)的痕跡。
2)變壓器高壓側(cè)A、B兩相高壓套管對地略微有閃絡(luò)放電痕跡。雖然該主變壓器高、低壓側(cè)三相絕緣套管都涂有長效RTV防污閃涂料，但C相高壓絕緣套管放電閃絡(luò)跡象明顯，低壓側(cè)A、B、C三相絕緣套管正常，無任何燒毀、放電閃絡(luò)現(xiàn)象。
3)該變壓器高壓絕緣套管的引線連接線是硬母線鋁排連接，上面套裝了黃、綠、紅三色的高壓母排熱縮管(硬母線保護套管)，在A、B兩相硬母線距離高壓套管約50cm處的護套燒沒了，只看到灰白色的嚴(yán)重氧化的鋁母線排。C相絕緣套管上連接的硬母線上面套裝的熱縮管無燒毀現(xiàn)象，瓷群上只有散落的小黑斑點。
4)高、低絕緣套管的瓷群無裂紋、掉落、爆瓷現(xiàn)象，與高壓硬母線連接正常，無炸斷不連接現(xiàn)象。
2、變壓器試驗
檢修人員將變壓器高、低壓瓷絕緣套管上的母線連接線拆除，對變壓器進行常規(guī)性試驗，變壓器的試驗檢修圖如圖3所示。
試驗的項目有：
1)變壓器高、低壓繞組的直流電阻。從檢測結(jié)果來看，直流電阻數(shù)值在正常范圍之內(nèi)，證明各繞組內(nèi)部接觸良好，無接觸**的現(xiàn)象。
2)變壓器繞組的絕緣電阻。從試驗結(jié)果來看，絕緣電阻值符合要求，說明該變壓器的繞組沒有發(fā)生絕緣薄弱的地方。
3)變壓器繞組連同套管的泄漏電流。在一定試驗電壓下，發(fā)生的泄漏數(shù)值與原始數(shù)據(jù)相比較，無明顯變化，即小于或等于50μA。
4)變壓器繞組連同套管的交流耐壓試驗。試驗人員將該變壓器加壓至出廠耐壓值的85%時，沒有發(fā)生絕緣擊穿現(xiàn)象，說明該變壓器的絕緣良好。
5)絕緣油試驗。油中氣相色譜分析小于故障值，見表2。可見，該變壓器油色譜分析指標(biāo)正常，證明該變壓器內(nèi)部無潛伏性故障。
3、變壓器差動保護動作原因分析
從該變電站事故的動作行為、故障現(xiàn)象、試驗結(jié)果三方面來看，這次變壓器故障跳閘是由其差動保護動作的原因所造成，而這次差動保護動作是由1號主變壓器的高壓絕緣套管與硬母線連接處短路所致，這次短路，從事故現(xiàn)場來看，重點在A、B兩相，C相次之，盡管A、B相在短路之前是裝有熱縮管的，不會輕易造成母線短路事故，但這次短路事故還是發(fā)生了。
變壓器故障時，正值冬季寒冷季節(jié)，且天氣無雨雪，從故障點的檢查來看，無電死的蛇、鳥之類的小動物，也無燃燒后的塑料薄膜，從變壓器大蓋上發(fā)現(xiàn)的幾段燃燒后的樹枝來看，可能是弧光短路時的燒焦所致。由于當(dāng)時的圖像監(jiān)控系統(tǒng)沒有這方面的圖像追憶，因此綜合來看，*可能的故障原因是斷落的樹枝搭到A、B兩相的母排與絕緣瓷套管之間的凹陷處，長期受變壓器的勵磁振動，磨破母排上的絕緣熱縮管后，造成35kV母排間短路事故。
4、變壓器故障點檢修
從這次事故發(fā)生的情況來看，在檢修時要重點做好絕緣方面的檢修，對于高、低壓絕緣套管要清掃干凈原來的RTV涂料，**拉弧弧道，重新涂抹防污閃長效RTV涂料，涂抹要均勻，防止**。
在硬母線鋁排上重新套裝母線絕緣熱縮管，母排與絕緣套管要用合格的銅鋁過渡線夾可靠連接，連接面要磨平，無毛刺，涂抹上導(dǎo)電膏，適當(dāng)加大接觸部位的壓力，減少接觸電阻，做交流耐壓試驗，試驗合格后，*后再用絕緣塑料帶將銅鋁線夾包好(如圖4所示)。
檢修完畢后，變電運維人員對1號主變壓器一次性沖擊送電成功，1號主變壓器運行正常。
5、變壓器故障后的幾點思考
這次故障雖然發(fā)生在該變電站，但建議其他變電站吸取這次事故的教訓(xùn)，認(rèn)真檢查每一個變電站內(nèi)有無類似的情況，做好防范措施，在以后的運行和檢修工作中，建議切實做好以下幾點：
1)加大設(shè)備的巡視檢查力度，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，將事故消滅在萌芽之中。工作中要切實加強變電巡視人員的**思想意識，制定詳細的獎勵和考核機制，提高巡視人員的巡視工作質(zhì)量，可按照正常的巡視周期，采用人工巡視和電子圖像監(jiān)控相結(jié)合的方式進行巡視，進一步消除人工和電子巡視的盲區(qū)，徹底消除相互巡視不到位的情況。
2)近期在對所有變電站巡視時，要檢查變電站周圍有無高桿樹木，距離變電站10m以內(nèi)的樹木要上報供電部門，采取有效措施，及時將違章樹木**掉。
3)將變壓器高、低壓側(cè)的瓷質(zhì)絕緣套管檢查一遍，若發(fā)現(xiàn)無涂或漏涂以及失效的RTV長效防污涂料的情況，要及時補涂。將硬母線上的絕緣熱縮管檢查一遍，發(fā)現(xiàn)有龜裂、酥化的情況，要及時上報，及時安排進行重新套裝。
4)切實做好冬季“四防”工作，重點做好防止小動物的措施，要檢查變電站內(nèi)是否有小動物經(jīng)常出沒的地方，發(fā)現(xiàn)一處處理一處，切實堵住小動物出沒的通道。
本文從一個35kV變電站內(nèi)1號主變壓器差動保護動作的發(fā)現(xiàn)過程和試驗結(jié)果，分析了差動保護的動作原因和檢修的全部過程，制定了詳細的防范措施?？蔀轭愃剖鹿实奶幚砗皖A(yù)防起到借鑒作用，從而進一步保證電力設(shè)備的**穩(wěn)定運行，保障電力系統(tǒng)的供電可靠性。
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