电力系统中变压器非电量保护及现场案例分析

电力系统中变压器非电量保护及现场案例分析

代宇李昂骏

同时，各种非保护也有自身相对应的缺点，通常与电气量保护相比，非电量保护的缺点主要表现如下几点：

其一，动作时间相对较长。因非电量保护不能直接反映变压器内部故障，而为了抗干扰要求本身不能快速动作（动作时间不能小于10ms），所以其动作速度不及纵差保护。

其二，保护范围有限。非电量保护只能反映变压器内部故障，不能反映变压器引线故障。非电量保护正确动作而差动未动作的情况很少发生，反而差动保护动作而非电量保护未动作的情况却发生过；并且因直流正接地或交流串进直流而导致非电量保护误动作的事故却时有发生，这是非电量保护应重点解决的问题。

3非电量保护误动原因分析

变压器运行可靠性较高，本体故障概率较小，例如：2010年至2017年某省电网220kV及以上变压器非电量保护动作次数较少，共28次。这28次中真正是因为变压器本体故障动作的只有9次，其余19次是误动作，正确动作率只有32％。其中：220kV及以上变压器压力释放阀共动作了8次，正确动作1次，误动7次，正确动作率12％；压力突变继电器（包括有载分接开关上的）共动作了3次，全为误动，正确动作率0％；冷却器全停共动作了4次，正确动作1次，误动3次，正确动作率25％；重瓦斯共动作了13次，正确动作7次，误动6次，正确动作率54％。相对而言，重瓦斯保护的动作正确率是最高的。统计运行分析表明，非电量保护误动的原因主要表现在以下几个方面：

1)因非电量保护接点绝缘下降，使得触点导通而导致出口。接点绝缘下降的原因主要有：变压器本体上的非电量保护进线盒设计不合理，防水防潮性能差，在大风大雨的情况下水汽渗进变压器内部非电量保护继电器安装的地方，使接点受潮。

2)工作人员在外部转接端子箱上工作后，忘记关好端子箱的门或者端子箱质量不佳、年久生锈破裂，风雨天气雨水漏进端子箱内使端子受潮。

3)有些变压器厂家提供的至变压器内部的二次电缆是非屏蔽电缆，若施工时没有按反措要求把交直流分开而把直流电缆跟交流电缆捆扎在一起便形成一种事故隐患，容易引起保护误动作。

4)还有冷却器全停保护时间继电器损坏、接点粘连，温度继电器定值偏低处于动作状态导致保护误动出口。

5)设计不合理引起，有的是安装接线错误引起。

6)变压器保护装置中非电量采用光耦输入、抗干扰能力差引起。

总结以上原因，第1种情况导致非电量保护误动是最多的；第2种情况导致非电量保护误动次之；第3~6种情况导致非电量保护误动也都存在，尤其是第6种情况在近几年中发生较多，应引起足够的重视和采取相应改进措施。

4改进非电量保护的对策

4.1非电量保护的改进措施

通过对非电量保护误动原因的分析，提出如下的非电量保护改进措施：

1)关于非电量保护的配置建议除重瓦斯继电器投入跳闸外，其他变压器非电量保护全部只投入信号。

2)变压器本体上的电缆进线应从下往上接入，进线盒应加装防雨罩。

3)应采用具有一定动作功率的中间继电器，不宜采用光耦输入。

4)二次电缆宜采用屏蔽电缆（变压器本体进线盒至端子箱的中间电缆也应采用屏蔽电缆），交直流分开。

5)建议明确一、二次管理上的分界点，变压器本体内接点的绝缘检查由一次负责，二次负责回路的绝缘检查及接线的正确性（二次回路绝缘>1MΩ/1000V）。

4.2非电量保护抗干扰措施

因抗干扰能力较差引起非电量保护误动的情况近几年发生较多，应引起足够重视。提出如下抗干扰措施：

1)非电量保护启动回路动作功率应满足反措要求，即应大于5W。提高动作功率是防止非电量保护误动的主要措施。

2)动作电压满足55%～70%UN。当直流系统正、负极对地绝缘对称时，直流电源一点接地时最高初始电压为50%UN，提高动作电压能在一定程度上防止保护误动作，但其重要性远不及提高动作功率。

3)输入采用重动继电器隔离，能起到与增加延时相同的效果。

4)适当增加延时，这也是最简单最原始的抗干扰方法。

5)继电器线圈两端并联电阻。不仅能提动作功率，而且能减小回路时间常数τ，对抗干扰有利。

6)屏蔽电缆两端接地。能防止外部操作干扰导致非电量误动。

7)应慎重采用增加抗干扰电容的方法，因电容大小很难选择，且增大了回路时间常数τ，不利于抗干扰。

4.3非电量保护配置方案

为了防止非电量保护误动作，在保证重瓦斯保护安全可靠投入运行的前提下，其余非电量保护宜作用于信号。非电量保护的配置方案如下：

1)本体重瓦斯投跳闸。本体轻瓦斯投信号。

2)调压重瓦斯投跳闸，不设调压轻瓦斯保护。早期的调压瓦斯继电器，具有调压轻瓦斯发信和跳闸接点；而目前的调压瓦斯继电器一般采用QJ-25型继电器，只有跳闸接点，无信号接点。

3)油温和绕组温度高发信号。

4)油位异常发信号。

5)冷却器全停发信号。无人值班站，冷却器全停宜作用于跳闸。

6)变压器空充时压力释放临时投跳闸，正常运行时发信号。

5变压器实际缺陷案例分析

下面对某市例行实验中发现某主变＃1变压器部分色谱数据进行分析如下，以2005年8月9日下午采集的数据为例，根据气体含量比值分析：

C2H2/C2H4＝7.71/277.84＝0.028∠0.1

C2H4/C2H6＝277.84/33.58=8.27（大于3）

CH4/H2=185.3/134.81=1.37(大于1)

三比值法编码组合为022故障类型判断为高温过热（大于700℃）。

分析：由2005年8月31日～9月2日对＃1变压器用真空滤油机进行了脱气处理（油不排出就在变压器内部循环过虑）后很快就出现乙炔、总烃的快速增长可以看出这种脱气处理无法脱除吸附在器身固体材料中的乙炔；同时，油箱内存在着油无法循环流动的盲区，而盲区部分的油因缺少流动在处理结束时乙炔浓度要比其它部分油中乙炔的浓度高，变压器投运后将缓慢向乙炔低浓度区域扩散。为了彻底脱除油中的乙炔，在今年的大修中要采用变压器－储油柜单方向乙炔脱气处理工艺。既：油从变压器本体油箱经真空滤油机排入油罐，再由油罐经真空滤油机注入变压器。该变压器在2009年6月15日已返厂。

6结论

变压器的非电量保护特别重要，本文非电量保护的特点并分析了导致非电量保护误动的原因，基于误动原因提出改进非电量保护的措施，建议应采用具有一定动作功率的中间继电器，不宜采用光耦输入，二次电缆宜采用屏蔽电缆，交直流分开的抗干扰措施。提出非电量保护的配置除重瓦斯继电器投跳闸外，其余非电量保护应投发信号的配置方案。

参考文献：

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