變壓器合環(huán)操作事故分析及對策

張正文

中國鋁業(yè)山東分公司熱電廠 山東 淄博 255051

0 引言

環(huán)網(wǎng)供電是在停電檢修、突發(fā)事件或負(fù)荷轉(zhuǎn)移時的一種應(yīng)急操作方式，通過合、解環(huán)操作可以減少停電時間，提高供電可靠性。但由此引起的環(huán)流對電網(wǎng)的安全運(yùn)行有很大的影響，因此要盡快打開通道的電磁環(huán)網(wǎng)。一般情況下，操作人員只能憑經(jīng)驗(yàn)決定是否可以進(jìn)行合、解環(huán)，所以很容易造成方法保守，降低系統(tǒng)供電可靠性。2009年10月12日，156變電站就發(fā)生了一起變壓器合環(huán)操作事故。

1 事故經(jīng)過

合環(huán)操作前，35kV兩段母線及聯(lián)絡(luò)開關(guān)50運(yùn)行，通過I段并網(wǎng)線掛網(wǎng)線運(yùn)行，1＃變壓器檢修，6kVII段通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)30反帶6kVI段。此時2＃變壓器負(fù)荷10MW，6kV聯(lián)絡(luò)負(fù)荷2MW。1＃變壓器檢結(jié)束，送電，由于6kVI段母線上有兩條外供線路及站用電，不允許停電，值長令1＃變壓器與2＃變壓器合環(huán)，送電后斷開6kV聯(lián)絡(luò)。操作人員合上1＃變壓器6kV開關(guān)31，再合上35kV開關(guān)51后，同期裝置顯示51開關(guān)已合閘，操作人員在斷開30開關(guān)前，監(jiān)控微機(jī)事故喇叭響，顯示51開關(guān)變位。查詢微機(jī)保護(hù)器故障記錄51開關(guān)15：21’20”合閘，15：21’24” 跳閘，此時1＃變壓器有載調(diào)壓在5檔，2＃變壓器有載調(diào)壓在2檔。

2 故障分析

2.1 兩臺變壓器參數(shù)

變壓器的參數(shù)如表1所示：

表1 變壓器參數(shù)

2.2 系統(tǒng)接線圖

系統(tǒng)接線簡圖、等值電路圖如圖1、2所示：

圖1 系統(tǒng)接線簡圖

圖2 等值電路圖

2.3 理論分析

環(huán)網(wǎng)合環(huán)操作主要分為同電壓等級的合環(huán)和不同電壓等級運(yùn)行的線路，不同電壓等級是通過變壓器形成環(huán)網(wǎng)的，也就是電磁環(huán)網(wǎng)通過變壓器電磁回路連接而構(gòu)成的電磁合環(huán)。電網(wǎng)合環(huán)運(yùn)行的條件是：

1）相位一致；

2）如屬于電磁合環(huán)，則環(huán)網(wǎng)內(nèi)的變壓器接線組別之差為零；

3）容量比小于1：3；

4）電壓比相同（允許±5%范圍）；

5）阻抗電壓相等（允許±10%范圍）;

6）合環(huán)后環(huán)網(wǎng)內(nèi)各元件不致過載；各母線電壓不應(yīng)超過規(guī)定值；繼電保護(hù)與安全自動裝置應(yīng)適應(yīng)環(huán)網(wǎng)運(yùn)行方式；穩(wěn)定符合規(guī)定。

2.4 電路分析

由等值電路圖2可知，合環(huán)后相當(dāng)于變壓器并聯(lián)運(yùn)行，變壓器原側(cè)電壓相等，副側(cè)電壓因有載調(diào)壓檔位不同，而產(chǎn)生電壓差，又因原、副側(cè)繞組有磁路耦合，電壓差又反應(yīng)在原側(cè)。所以1＃變壓器負(fù)荷由兩部分組成：阻抗分配電流及循環(huán)電流負(fù)荷，其計(jì)算如下：

1）變壓器阻抗計(jì)算如下由變壓器基本參數(shù)公式

可求得，1＃、2＃變壓器的阻抗分別為：

2）因阻抗不同引起負(fù)載系數(shù)不同，合環(huán)后負(fù)荷分配計(jì)算

則負(fù)載系數(shù)為：

可求得，變壓器阻抗分配電流負(fù)荷：

P1＝（10+2）×1.06/（1+1.06）＝6.17 MW

P2＝（10+2）×1/（1+1.06）＝5.83 MW

取功率因數(shù)0.9，對應(yīng)電流I11＝107 A，I21＝113 A

3）循環(huán)電流

因變比不同引起的循環(huán)電流負(fù)荷，（忽略電阻）計(jì)算

則循環(huán)功率為PP＝1.732×35×128＝7.76 MW

4）由疊加定律知，兩臺變壓器合環(huán)后的數(shù)據(jù)如下：

1＃變壓器原側(cè)對應(yīng)電流

1＃變壓器副側(cè)對應(yīng)電流I12＝1170 A

同理得2＃變壓器I2＝128 A I12＝750 A。

5）讀取兩臺變壓器微機(jī)保護(hù)器故障錄波，發(fā)現(xiàn)1＃變壓器副側(cè)A相電流在1150~1200A區(qū)間內(nèi)（其他兩相電流曲線基本與A相重合），高出副側(cè)過流保護(hù)定值（1000A），因此1＃變壓器合環(huán)4S后保護(hù)動作出口，跳兩側(cè)開關(guān)。2＃變壓器兩側(cè)電流在保護(hù)范圍內(nèi)，運(yùn)行正常。

3 改進(jìn)措施

通過對1＃變壓器合環(huán)操作事故的分析，根據(jù)系統(tǒng)接線及微機(jī)保護(hù)實(shí)際情況，采取以下措施：

1）建立變壓器分接頭位置記錄本，隨時記錄分接頭位置，合環(huán)前將兩臺變壓器分接頭調(diào)整相同，為合環(huán)做好準(zhǔn)備；

2）合環(huán)前減少變壓器負(fù)荷，一般要求在8MW以下；

3）避免1＃變壓器合環(huán)2＃變壓器，盡量通過另一臺8MW變壓器與1＃變壓器合環(huán)。

4 結(jié)語

本次操作步驟雖然簡單，但發(fā)生了變壓器合環(huán)過載跳閘，又反應(yīng)出了合環(huán)問題的復(fù)雜性，如合環(huán)導(dǎo)致環(huán)網(wǎng)中設(shè)備過載、穩(wěn)定性等方面受到破壞。因此，合環(huán)前一定要綜合考慮合環(huán)操作因素，尤其是幾個因素疊加后的影響更是不容忽視，并做好初步分析，才能確保合環(huán)安全，保證供電可靠性。

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