李家峽水電站主變非電量保護(hù)的運(yùn)行分析

摘要：李家峽水電站主變壓器的非電量保護(hù)，其初始設(shè)計思路是非電量保護(hù)按微機(jī)及集成進(jìn)行雙重設(shè)計，但是其采集元件并未進(jìn)行雙重化，所以保護(hù)的雙重設(shè)計失去了其根本的意義。為此主變壓器非電量保護(hù)進(jìn)行了多次的改進(jìn)，使得非電氣量保護(hù)更為完善。另外，主變高壓側(cè)330kV開關(guān)的失靈保護(hù)是通過主變保護(hù)出口來跳開另一個開關(guān)，所以在主變檢修過程中（高壓側(cè)開關(guān)合環(huán)）為了保證其失靈保護(hù)正確的出口，對主變的保護(hù)幾個出口又有了不同的要求。

關(guān)鍵詞：主變壓器；非電量保護(hù)；水電站

中圖分類號：TV737 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）23-0121-02

非電量保護(hù)就是不反應(yīng)電流、電壓、功率等電氣量，而是反應(yīng)溫度、氣體壓力、流體流速等變化的保護(hù)。如變壓器的瓦斯、壓力釋放、繞組溫度高、油位高低保護(hù)等等。非電量保護(hù)的原理簡單來說就是：利用溫度、壓力、流速等非電氣物理量對變壓器實(shí)施保護(hù)、指示、報警、控制、檢測。

1 問題提出

李家峽水電站主變壓器的非電量保護(hù)有：重瓦斯、輕瓦斯、壓力釋放、溫度過高、主變冷卻其故障以及小電抗器過溫、輕重瓦斯，其初始設(shè)計思路是非電量保護(hù)按微機(jī)及集成進(jìn)行雙重設(shè)計，但是其采集元件并未進(jìn)行雙重化，所以保護(hù)的雙重設(shè)計失去了其根本的意義。為此主變壓器非電量保護(hù)進(jìn)行了多次的改進(jìn)，使得非電氣量保護(hù)更為完善。另外，主變高壓側(cè)330kV開關(guān)的失靈保護(hù)是通過主變保護(hù)出口來跳開另一個開關(guān)，所以在主變檢修過程中（高壓側(cè)開關(guān)合環(huán)）為了保證其失靈保護(hù)正確的出口，對主變的保護(hù)幾個出口又有了不同的要求。為了達(dá)到學(xué)習(xí)記憶的目的，現(xiàn)將主變壓器非電量保護(hù)及其發(fā)生的問題進(jìn)行分析、歸納，以便于工作中借鑒。

2 主變壓器非電量保護(hù)的分析

2.1 主變重瓦斯保護(hù)更改的狀況和運(yùn)行中的注意事項

正常運(yùn)行時，氣體繼電器充滿油，開口杯浸在油內(nèi)，處于上浮位置，干簧觸點(diǎn)斷開。當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時，故障點(diǎn)局部發(fā)生過熱，引起附近的變壓器油膨脹，油內(nèi)溶解的空氣被逐出，形成氣泡上升，同時油和其他材料在電弧和放電等的作用下電離而產(chǎn)生瓦斯。當(dāng)故障輕微時，排出的瓦斯氣體緩慢上升而進(jìn)入氣體繼電器，使油面下降，開口杯產(chǎn)生的支點(diǎn)為軸逆時針方向的轉(zhuǎn)動，使簧觸點(diǎn)接通，發(fā)出信號，輕瓦斯動作。當(dāng)變壓器內(nèi)部故障嚴(yán)重時，產(chǎn)生強(qiáng)烈的瓦斯氣體，使變壓器的內(nèi)部壓力突增，產(chǎn)生很大的油流向油枕方向沖擊，因油流沖擊擋板，擋板克服彈簧的阻力，帶動磁鐵向干簧觸點(diǎn)方向移動，使干簧觸點(diǎn)接通，作用于跳閘。

李家峽電站主變壓器瓦斯保護(hù)設(shè)計上為微機(jī)、集成各一套公用一個瓦斯繼電器，由于其采集元件未達(dá)到雙重化的目的，所以現(xiàn)在微機(jī)保護(hù)保留了重瓦斯保護(hù)作用于跳閘，將集成的重瓦斯保護(hù)邏輯回路改接為主變壓器壓力釋放保護(hù)，為主變壓器壓力釋放動作時發(fā)信號。瓦斯保護(hù)能反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)的內(nèi)部故障，包括鐵芯過熱燒傷、油面降低等，但差動保護(hù)對此無反應(yīng)。又如變壓器繞組產(chǎn)生少數(shù)線匝的匝問短路，雖然短路匝內(nèi)短路電流很大會造成局部繞組嚴(yán)重過熱產(chǎn)生強(qiáng)烈的油流向油枕方向沖擊，但表現(xiàn)在相電流上卻并不大，因此差動保護(hù)沒有反應(yīng)，但瓦斯保護(hù)對此卻能靈敏地加以反應(yīng)，這就是差動保護(hù)不能代替瓦斯保護(hù)的原因。

根據(jù)瓦斯保護(hù)的原理，應(yīng)該在進(jìn)行下列工作和運(yùn)行方式下需將重瓦斯保護(hù)退出運(yùn)行：

（1）進(jìn)行注油和濾油時；（2）進(jìn)行呼吸器暢通工作或更換硅膠時；（3）除采油樣和瓦斯繼電器上部放氣閥放氣外，在其他所有地方打開放氣、放油和進(jìn)油闊時；（4）開、閉瓦斯繼電器連接管上的閥門時；（5）在瓦斯保護(hù)及其二次回路上進(jìn)行工作時；（6）對于充氮變壓器，當(dāng)油枕抽真空或補(bǔ)充氮?dú)鈺r，變壓器注油、濾油、更換硅膠及處理呼吸器時，在上述工作完畢后，經(jīng)1h試運(yùn)行后，方可將重瓦斯投入跳閘；（7）新加運(yùn)的變壓器。

因為目前李家峽電站變壓器檢修后加油過程中采用熱濾方式，所以變壓器內(nèi)部的氣體、雜質(zhì)等會導(dǎo)致瓦斯保護(hù)動作的因素均被消除，因此，變壓器檢修完畢加運(yùn)后不需要將重瓦斯保護(hù)退出運(yùn)行。

2.2 主變溫度保護(hù)的組成、定值

李家峽電站主變溫度的組成為：線圈溫度過高、油溫過高兩部分組成，其中線圈溫度達(dá)到110℃（PW1溫控器）后經(jīng)主變壓器微機(jī)保護(hù)裝置動作啟動事故跳閘回路，油溫達(dá)到70℃（POP2溫控器）后延時10分鐘（KT11時間繼電器）經(jīng)主變壓器集成保護(hù)裝置啟動1K4動作出口跳閘。目前1T～4T的主變壓器溫度過高保護(hù)均在投運(yùn)。當(dāng)變壓器油溫達(dá)到55℃（POP1溫控器）后，冷卻系統(tǒng)“輔助”油泵投入，以達(dá)到增加冷卻效呆降低主變壓器溫度的目的，正常情況下，一臺主變壓器配置五臺潛油泵。主變壓器投運(yùn)后三臺潛油泵投入“工作”，一臺潛油泵“輔助”，一臺潛油泵“備用”。此時若只是因為負(fù)荷或冷卻效果導(dǎo)致的油溫上升，“輔助”油泵投入運(yùn)行后，油溫將會穩(wěn)定在某一個范圍或下降，當(dāng)主變油溫將至50℃（POP1溫控器）時投入的“輔助”油泵將停止工作。如果此時由于主變壓器內(nèi)部的缺陷引起溫度升高，如：鐵芯亮點(diǎn)接地、夾件松動、內(nèi)部局部故障等，溫度的下降不會很明顯。

2.3 主變冷卻系統(tǒng)事故保護(hù)回路技改措施

主變檢修時，因系統(tǒng)要求，如主變高壓側(cè)330kV開關(guān)要合環(huán)運(yùn)行，技改前：李家峽電站主變冷卻器全停事故保護(hù)回路中沒有接入主變高壓側(cè)隔離刀閘常開輔助接點(diǎn)，從而導(dǎo)致啟動了冷卻系統(tǒng)事故跳閘回路，保護(hù)動作跳開了主變高壓側(cè)開關(guān)，對系統(tǒng)也造成了一定的影響，因此，為了防止類似事件的再次發(fā)生，對主變冷卻事故回路進(jìn)行了改進(jìn)，即在主變冷卻系統(tǒng)事故保護(hù)回路中接入主變高壓側(cè)隔離刀閘常開輔助接點(diǎn)，通過該接點(diǎn)閉鎖事故跳閘回路，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)自動投、退功能。

2.4 主變冷卻器故障的設(shè)置情況分析

李家峽電站主變冷卻器事故分為冷卻器全停和斷水兩部分組成。主變冷卻器全停保護(hù)的構(gòu)成為：（1）主變投運(yùn)，冷卻器全停后（包括電源故障和油流中斷）延時1min經(jīng)主變微機(jī)保護(hù)啟動J33發(fā)信號；（2）冷卻器全停后延時10min此時若主變壓器油溫達(dá)到了70℃，經(jīng)主變壓器微機(jī)保護(hù)啟動J31、J32動作于跳閘（1T實(shí)際試驗時為延時20min）；（3）冷卻器全停后延時60min經(jīng)主變壓器微機(jī)保護(hù)啟動J31、J32出口動作于跳閘。其中：主變冷卻器全停包括電源故障（由機(jī)旁0.4kVI、II段提供）和油流中斷。

主變冷卻水?dāng)嗨Ｗo(hù)的組成為：當(dāng)主變冷卻水?dāng)嗨螅訒r1分鐘通過主變微機(jī)保護(hù)啟動J33發(fā)信號，斷水60min后經(jīng)主變冷卻器室閥門控制屏（1T-3T）的1XB通過主變微機(jī)保護(hù)作用于跳閘（目前1XB沒投）。對于集成保護(hù)主變冷卻水?dāng)嗨茄訒r1min經(jīng)集成保護(hù)發(fā)信號，延時60min經(jīng)主變冷卻器室閥門控制屏（1T-3T）的2XB通過主變集成保護(hù)作用于跳閘（目前該回路沒形成）。

2.5 小電抗器非電氣量保護(hù)的現(xiàn)狀況

小電抗器溫度保護(hù)的設(shè)置為，其中一路至機(jī)組UB10屏經(jīng)主變壓器微機(jī)保護(hù)9XB，70℃出口作用于跳閘，一路至機(jī)組UBl4屏經(jīng)主變壓器集成保護(hù)，50℃發(fā)信（1lXB聯(lián)片退）。輕、重瓦斯保護(hù)現(xiàn)只是通過微機(jī)保護(hù)實(shí)現(xiàn)，由于沒有多余的節(jié)點(diǎn)所以集成保護(hù)中未接入。

3 注意事項及采取措施

由于李家峽電站主變高壓側(cè)開關(guān)失靈保護(hù)設(shè)計的原因，所以當(dāng)主變壓器檢修時兩套保護(hù)不能同時退出運(yùn)行。

由于第1條的原因，為了防止主變壓器在檢修過程中誤動作所以應(yīng)該退出非電氣量保護(hù)的出口連片。

李家峽電站保護(hù)裝置在保護(hù)出口連片退出情況下仍然能夠發(fā)信號，所以保護(hù)投信號只是退出出口連片即可。

在機(jī)組檢修時盡量退出其他各保護(hù)的出口壓板，但是保護(hù)裝置的總出口一定要投入。

小電抗器集成溫度保護(hù)連片應(yīng)拆除，防止誤投入后，在發(fā)信號的定值情況下誤出口。

參考文獻(xiàn)

[1] 李家峽主變運(yùn)行規(guī)程[S].1999.

作者簡介：鄒文華（1975—），女，青海樂都人，黃河電力檢修工程有限公司綜合產(chǎn)業(yè)項目部助理工程師，研究方向：變電檢修的檢修、安裝。