浅谈仙女堡电厂主变压器非电量保护问题

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摘要：保护装置是保证发电厂一次设备继续稳定安全运行的保证，而变压器的非电量保护装置作为水电厂主设备变压器的保护装置，它的正常运行就显得更加重要了。文章对仙女堡电厂主变的非电量保护压力释放的定值整定和与监控程序的配合存在的问题进行了分析。

关键词：仙女堡电厂；主变压器；非电量保护；保护装置；定值整定；监控程序 文献标识码：A

中图分类号：TM403 文章编号：1009-2374（2015）13-0148-03 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.13.074

1 电厂主要情况介绍

仙女堡水电站于2009年投产，仙女堡电厂安装有两台单机容量为38MW的混流式水轮发电机组，主接线方式为单母线接线方式，机组与主变的连接方式为发电机变压器组单元接线方式，110kV电压等级母线与2个发变组单元相连接，一回110kV线路送出。该站主变为杭州钱江电气集团股份有限公司的S10-50000/110型变压器。

2 主变保护配置和整定要求

因GB/T 14285-2006电力变压器保护中明确规定对升压、降压联络变压器的下列故障及异常运行的状态，应按照本条的规定装设相应的保护装置。该站主变电气量保护已按规定进行了配置和整定就不多解释。

（1）反应变压器高低压侧的绕组及其绕组引出线上的相间短路和中性点直接接地系统或经小电阻接地系统侧的接地短路；（2）反应变压器内部绕组的匝间短路故障；（3）反应变压器箱体外部相间短路引起的过电流故障；（4）反应中性点直接接地或经小电阻接地电力网中外部接地短路引起的过电流及变压器中性点过电压故障；（5）过负荷；（6）过激磁（小型变压器一般未配）；（7）反应中性点非有效接地侧的单相接地故障；（8）油面降低；（9）变压器油温、绕组温度过高及邮箱压力过高和冷却系统故障。

另外：（1）针对0.4MVA及以上车间内油浸式变压器和0.8MVA及以上油浸式变压器，均应装设瓦斯保护，当壳内故障产生轻微瓦斯或油面下降时应瞬时动作于信号，当壳内故障产生大量瓦斯（重瓦斯）时，应瞬时动作于断开变压器各侧断路器，具体的整定要求一般按照DL/T572-95中瓦斯保护的运行规定进行整定，一般整定如下：变压器运行时瓦斯保护装置应接信号和跳闸，有载分接开关的瓦斯保护应接跳闸。用一台断路器控制两台变压器时，当其中一台转入备用，则应将备用变压器重瓦斯改接信号；（2）对变压器油温、绕组温度及邮箱内压力升高超过允许值和冷却系统故障，应装设动作于跳闸或信号的装置，按照规程要求该厂规程配置了上述相关保护且将跳闸温度整定为95℃；（3）同时按四川电网《四川电网变压器非电量保护运行管理指导意见实施细则（川电调[2006]135号）》内“110kV及以下的变压器非电量保护中除重瓦斯保护动作于跳闸外，其余非电量保护均作用于信号”和DL/T572-95中规定变压器的压力释放器接点宜作用于信号。

所以仙女电站主变非电量保护按要求整定如下：（1）轻瓦斯：250mL，发信；（2）重瓦斯：1.0m/s，为跳本主变各侧断路器；（3）压力释放阀在保护装置中无整定（保护装置本身无定值和控制字整定项）。

但是在进行主变压力释放的传动试验时发现仙女堡电厂主变压器压力释放阀动作后果是导致断路器跳闸，机组监控系统电气事故停机流程启动但是机组电气事故停机流程未执行，这不符合以上关于主变非电量保护中压力释放器动作发信号的整定规定，因此对相关的回路和流程进行了检查，在检查过程中发现了不少问题，所以将本次的检查进行了分析，以供大家分享。

3 主变非电量保护二次接线情况介绍

该站主变非电量保护配置为南瑞RCS-9661型非电量保护装置，该保护装置对从变压器本体各元件送来的非电量接点（如瓦斯等）重动后发出中央信号、远动信号，并送给本装置的CPU作为事件记录，其中中央信号磁保持。需要直接跳闸的则另外启动本装置的跳闸继电器。同时装置还有四路不按相操作断路器的独立的跳合闸操作回路及两个电压切换回路。

在这里我们只谈该保护装置有关的非电量保护的问题，经查在该装置中整定定值只需要定值冷控失电保护的定值，不需要整定瓦斯和压力释放阀动作的保护的定值，重瓦斯和轻瓦斯保护定值整定在变压器本体上的气体继电器上进行，该保护装置只需接受气体继电器和压力释放阀送至保护装置动作的硬接点即可。其接线图如图1所示，从图中我们可以看到，从主变本体送来的本体轻瓦斯、本体重瓦斯、和压力释放、油温高的动作硬接点分别接入4D5、4D7、4D9、4D10，启动该保护装置的1XJ2（本体轻瓦斯信号继电器）、1TJ2（本体轻瓦斯重动继电器），1XJ4（本体重瓦斯信号继电器）、1TJ4（本体重瓦斯重动继电器）、1TJ7（本体重瓦斯重动继电器），1XJ3（压力释放阀动作信号继电器）、1TJ3（压力释放阀动作重动继电器）、1TJ6（压力释放阀动作重动继电器），2XJ2（油温高信号继电器）、2TJ2（油温高重动继电器），再由TJ2、1TJ4、1TJ3、2TJ2的动合接点端子4D20、4D23、4D25、4D27、4D28遥信送至监控开关量输入模件和发出中央音响信号，并将此信号作为监控系统的SOE量启动相关的顺控流程。而本体重瓦斯1TJ7、压力释放1TJ6的动合接点则与有载重瓦斯2TJ7并联后通过4D13端子与4n105实现内部连接并启动该非电量保护装置的出口跳闸线圈TJ，使得非电量保护出口继电器TJ的动合接点闭合，分别通过3D16、3LLP4（跳主变高压侧开关压板）、3D24，3D20、3LLP6（跳主变低压侧开关压板）、3D26出口跳开主变高低压侧断路器，将故障主变隔离。

从上述的分析可以看出非电量保护重瓦斯、压力释放等的直接出口跳断路器可通过3LP4（出口跳开关）、3LP6（出口跳开关）、4LP1（重瓦斯）、4LP2（有载重瓦斯）、4LP3（压力释放）来实现，所以3LP4、3LP6、4LP1、4LP2、4LP3均是出口压板而非功能压板。该电厂6S标示要求出口压板应用红色标签标示，保护功能压板采用黄色标签用以区分，而现场查看时该上述4LP1（重瓦斯）、4LP2（有载重瓦斯）、4LP3（压力释放）均采用的是黄色标签标示为功能压板，且该厂保护柜内的3LP4（出口跳开关）、3LP6（出口跳开关）、4LP1（重瓦斯）、4LP3（压力释放）均在投入位置，也就是说在该厂的本体重瓦斯和压力释放阀动作均会通过保护装置直接出口跳开主变高低压侧断路器。所以该厂上述保护压板的标示不正确是导致该厂主变非电量保护中压力释放阀整定动作不正确的原因之一。

图1

4 保护与监控流程配合情况

前面提到TJ2、1TJ4、1TJ3、2TJ2的动合接点端子4D20、4D23、4D25、4D27、4D28遥信送至监控开关量输入模件和发出中央音响信号，并将此信号作为监控系统的SOE量启动相关的顺控流程，所以对该厂监控系统流程进行检查，发现也存在问题（如图2启动源流程图和图3电气事故判断与执行流程图）：因流程图占用面积太大，只附部分。从该厂监控系统流程图的电气事故流程图可以看出，该厂电气事故流程可以看出可由SOE1、SOE2、SOE12、SOE13、SOE15、SOE16、（SOE26=1）+灭磁开关误分=1来启动。所以从图2可以看出前面通过变压非电量保护装置TJ2、1TJ4、1TJ3、2TJ2的动合接点送至监控系统的遥信信号会启动监控系统电气事故停机，从而使得主变高低压侧断路器分闸，因此在保护柜相关的4LP1（重瓦斯）、4LP3（压力释放）压板退出的情况下虽然主变非电量保护装置不直接出口跳开高压侧断路器，但由于TJ2、1TJ4、1TJ3、2TJ2的线圈不受4LP1（重瓦斯）、4LP3（压力释放）压板的控制，如果有瓦斯继电器重瓦斯动作信号和压力释放阀的动作信号送至主变非电量保护装置时，保护装置仍然会向监控发出上述保护动作的情况，使得监控系统的电气事故停机流程启动，虽然机组电气事故停机并不会跳开主变高压侧断路器，但依然会引起主变低压侧断路器跳闸和机组的事故停机，从而导致机组非停事故的发生。

图2 启动源流程图

图3 电气事故判断与执行流程图

5 监控电气事故停机流程启动但未执行的原因分析

前面提到在进行传动试验时，当模拟主变压力释放阀动作后监控系统相关的机组电气事故停机流程已经启动，但未真实地走电气事故停机流程去操动导叶和紧停电磁阀，所以工作人员认为主变压力是否阀动作并不会引起监控电气事故停机。经常查询试验方法和试验当时设备的情况发现，在进行试验时工作人员将调速器切机手动、机组导叶开启至30%的导叶开度、机组断路器在合闸位置、前面所提到的4LP1（重瓦斯）出口压板已退出，然后再短接压力释放接点进行模拟实验。针对当时实验情况进行分析，压力释放阀接点动作在监控流程未修改前，引起监控电气事故停机流程启动，也印证了压力是作为了监控的电气事故停机流程的启动源，但为真正执行电气事故停机流程去动作开出操作导叶和调速器紧停的原因是在监控的电视事故停机流程由关于机组状态的判断，若机组状态在检修态或者是停机状态会导致监控系统电视事故停机流程的终止，我们从图2启动源流程图中可以看出。

6 改进方案

综上所述，主变压力释放阀动作导致断路器跳闸的原因有压板投退不正确的问题，也有监控系统程序设置不正确的问题，在进行整改时需要将压板4LP3（压力释放）退出，并将发电机主变保护柜内压板4LP1（重瓦斯）、压板4LP3（压力释放）标示为红色出口压板加以区分，以防止误投退压板而造成保护误动；针对监控系统中的程序设置不正确应将电气事故停机流程中的AUTO START启动流程删除，将主变非电量保护送至监控的遥信信号不作为电气事故停机启动源，只作为故障信号报送不必停机。另外在电站设计之初的管理和监督方面还应多做沟通与协调，监控流程的协调编写应该加强监督管理，对流程框架的编写应该以公司文件的形式下发，以此作为参考依据进行流程设计编写。

参考文献

[1] 继电保护和安全自动装置技术规程（GB/T 14285-2006）[S].

[2] 四川电网变压器非电量保护运行管理指导意见实施细则（川电调[2006]135号）[S].

[3] 南瑞RCS-9000系列保护说明书[S].

[4] 仙女堡电站发变组保护定值单[S].

作者简介：徐勇（1986-），男，四川眉山人，仙女堡水电站运维副值长，助理工程师，研究方向：电力系统自动化。