主变压器非电量保护误动原因分析及预防措施

宋长勇

（云南电网有限责任公司昆明供电局，云南 昆明 650299）

主变压器的非电量保护装置，顾名思义就是指由非电气量反映的故障动作或发信的保护，一般是指保护的判据不是电量（电流、电压、频率、阻抗等），而是非电量，比如瓦斯保护（通过油速整定）、温度保护（通过温度高低）、防暴保护（压力）、防火保护（通过火灾探头等）、超速保护（速度整定）等。该装置的工作原理是利用非电气量，在变压器发生故障时，非电气量会及时感知主变发生故障。在发生该故障后能够通过保护装置及时地对变压器进行报警、提醒运行人员采取应急措施，直至发生断路器跳闸停运操作，达到最大限度地保护主变压器的效果，从而保护整个电网安全运行的目的。这些设备都是保证变压器安全稳定运行的重要因素。为了防止主变压器在长期的运行使用过程中设备元件出现异常情况，导致主变压器出现意外故障，需要加强对主变压器的保护。

1 非电量保护误动作原理分析

通过500 kV 鸭溪变电站1 号主变压器跳闸事故发现：在这起事故中，非电气量设备没有问题，是人为因素造成的非电气量装置误动。在平时主变的维修过程中，除了对主变油枕上的轻瓦斯、油枕与主变本体连接油管通路中的重瓦斯、油枕上的油位计、主变本体上的油温表、绕组温度表进行定期检查校验，保证非电气量保护装置不发生设备故障。当主变内部铁芯绕着线圈出现故障时，故障点温度会迅速升高，造成变压器内部油流的涌动：①油枕上的油位会发生变化，油位计上的接点在达到规定值后会向非电量保护装置发出油位异常信号。②变压器油流涌动超过正常规定值后，涌动的油流冲击轻瓦斯上的挡板，挡板动作，触点接通发出轻瓦斯动作信号。③主变压器本体上的油温表温包探头感应主变上层油温，在正常负荷油温下，油温表第一、第二对微动开关根据油温变化情况，通过PLC 分散控制系统带动主变风冷系统给主变降温。④在主变故障点未排除的情况下，温度继续升高，故障点高温通过变压器油传导造成油流涌动加大，根据热胀冷缩原理，变压器油在压力增大情况下，从主变箱体通过和主变油枕之间的连接管道冲向油枕从而泄压，变压器油在涌过主变箱体与油枕连接中的重瓦斯时，触动重瓦斯挡板。造成挡板接点动作、重瓦斯动作，非电量保护装置带动断路器跳闸，彻底切除故障主变与电网的连接。故障主变停运，从而达到保护故障主变及其电网的目的。在此过程中，主变本体上的温度表和绕组温度表第四对微动开关油温高跳闸接点由于超过了非电量保护定值规定范围，回路接通，非电量保护装置也会通过保护压板出口带动断路器跳闸。

2 事故分析及处理方式

整体分析这起主变压器的意外停运，主要原因是该组变压器中的主变本体绕组温度高跳闸微动开关意外接通，保护装置出口压板没有切除。深刻剖析原因不难发现，这起事故是工作人员技术水平不过硬所致，同时对工作中可能产生的风险等级评估不充分。事后分析方面，工作人员对主变绕组温度计跳闸连接二次回路不了解，对非电量保护跨专业技能培训不足。比如，有的供电局非电气量轻瓦斯、重瓦斯继电保护专业在维护、油枕油位计检修专业维护，温度计热工专业在维护，主变本体风冷系统PLC 又是继电保护专业维护。这种多工种、跨专业维护很容易职责权限划定不清，出现技术上检修不到位。主变正常带负荷工作时，铁芯绕组线圈产生的温度，通过变压器油的循环把温度带到变压器本体附件百叶窗自然循环风冷散热。其温度控制是通过主变温度计感应油面温度的变化，温度计第一、第二对微动开关接通或断开，向PLC 分散控制系统提供一个开关量，PLC 根据温度计微动开关的变化，向风冷系统继电器提供一个模似量信号，风冷系统启动或停止。自动控制主变本体温度，当主变铁芯绕组线圈发生故障时，故障点温度急剧升高，炽热的油流翻腾到主变本体上部，正常工作的风冷系统已经无法满足降温要求，油面温度继续升高，超过非电量保护设定的定值后，油面温度计向测控装置发出油温高报警信号，直至向保护装置发出跳闸信号。

3 出现非电量保护误动的原因分析

3.1 中间转换器A/D 工作不稳定

在非电量保护中，一般采用4～20 mA 电流或1～5 V 电压的传输方式，非电气量监测的开关量通过A/D 转换成模似量传输到保护装置，由于现场环境、电磁干扰等多重因素影响，A/D 转换器工作不稳定会造成非电量保护装置误动。

3.2 电缆屏蔽层质量差

如果非电量信号的传输电缆屏蔽层质量差，电磁会在电缆回路中出现强烈的干扰信号，这些干饶信号会对非电量保护造成影响，引发非电量保护的误动。

3.3 非电量设备保护接点保护性差

在非电气量保护中，微动开关接点是影响非电量保护的重要因素，其绝缘电阻必须符合要求，外部本体必须可靠接地，才能保证微动开关在正常的情况下动作，但是由于所安装的位置及工作环境恶劣，受到自然环境因素的影响很大，微动开关经常受到较强的影响，比如污染的空气、灰尘、震动、日晒雨淋等不利条件。微动开关受到腐蚀后，会出现绝缘性降低的情况，此时会导致非电量保护的误动或拒动。

4 对于非电量保护误动应当采取的措施

通过对上述所出现问题进行分析，除自身积极完善解决潜在隐患外，要及时地与设备厂家进行沟通，通过和生产厂家对情况的分析，得出正确的结论，解决所出现的问题，降低非电量保护误动的频率，提高电网的安全运行水平。其次，应当对工作人员进行定期的知识技能培训，使其能够熟练地掌握相关工作的知识技能，在进行工作时，正确地使用检验方法，准确地检测出设备状况。工作中加强监护，杜绝人为因素影响发生非电量保护误动的情况发生。

4.1 选用抗干扰性能好、质量稳定可靠的非电气量设备

传输电缆屏蔽层要可靠接地，接地电阻必须符合技术要求，只能是一点接地，严防多点接地。

4.2 加强非电量设备自身的保护工作

在主变的安装工作中，温度计、油位计、瓦斯继电器由于受到环境、安装位置的影响因素较大，所以需要加强对设备的防护工作，对温度计采取加装防雨罩（帽）的措施，油位计使用防水防潮材料对其外部涂抹，使其尽量减少环境对其的影响，对二次传输电缆加装导管，非电气量设备微动开关采取防潮措施，保证其绝缘强度，降低外界对微动开关的影响，提高可靠性。

4.3 提高人员的技能及管理水平

通过对以往事故事件分析，多数都与检修人员的技能及风险防范意识有关，除加强人员培训外，还要针对检修工作的技术难度系数，安排技术能力相对匹配的工作人员，以防促堵，堵住事故隐患。

5 结束语

随着大电网智能化水平的不断发展，对主变压器非电量保护的要求越来越高，只有不断提高自己的技能水平，在工作中及时发现非电量保护设备在使用时出现的问题，不断发现问题、解决问题。在解决问题中不断提高技能及管理水平和风险控制能力，需要广大专业技术人员不断进行技术的探索与创新、分享，为电网变压器的安全稳定运行提供保障。