浅析主变瓦斯掉闸的原因

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摘要：要保证一个电厂或变电站长期稳定运行直流系统起着至

关重要的作用，作为独立系统的直流回路由于它所处的环境使用的材料等原因绝缘问题一直是我们讨论的课题。

关键词：直流系统 绝缘问题 预防措施

直流系统在发电厂和变电站中具有重要的位置。要保证一个发电厂或变电站长期安全运行，其因素是多方面的，其中直流系统的绝缘问题是不容忽视的。发电厂、变电站的直流系统比较复杂，通过电缆沟与室外配电装置的端子排、端子箱、操作机构箱相连接，因电缆破损、绝缘老化、受潮、绝缘材质等原因发生接地的可能性较多，发生一极接地时，由于没有短路电流，熔断器不会熔断，仍可继续运行，但也必须及时发现、及时消除。通常，要求直流系统的各种小母线、端子回路、二次电缆对地的绝缘电阻值，要用500V摇表测量其值不得小于0.5MΩ。直流系统回路绝缘的好坏必须经常地进行监视。否则，会给运行带来许多不安全的因素。

故障1 2010年本地区某35kV电厂化工企业在一天内几乎在同一时间，室外八台变压器同时重瓦斯跳闸，现场保护装置，开关机构检查未发现异常，后台报文瓦斯动作。用户当时情况紧急，试验、油样检查合格后分别试送成功，2013年同样情况再次出现，多方了解两次跳闸发生于秋天多连雨季节，八台变压器同时安装，电缆同时敷设，（检查电缆绝缘性能降低）。

故障2 以下以某110kV站为例作图分析。

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图一 绝缘监察系统 图二 重瓦斯保护回路

其中C1、C2分别为蓄电池正、负极对地电容，C3为重瓦斯保护电缆对地电容，XJ和BCJ分别为重瓦斯动作信号和出口继电器，01、09 为重瓦斯跳闸保护接点，01带正110V电压。正常运行时电缆芯之间电缆芯与地之间绝缘电阻不少于10MΩ，而某站的1#主变瓦斯电缆由于是橡胶电缆在室外经受日照、雨淋、腐蚀等原因致使电缆氧化绝缘强度下降，瓦斯动作后发现电缆的一段电缆芯之间电阻只有几百欧――端子箱到主变瓦斯，而端子箱到控制室正常。同时电缆芯对地绝缘也大大下降。加上天气变化电缆芯受潮等原因电缆芯绝缘强度又有下降，这样相当于与瓦斯动作接点短接，如上图因此瓦斯保护动作跳闸。

下面从电气回路分析现操作直流电源正极接地，这样瓦斯保护回路就与直流绝缘系统构成一个完整的回路，如下。

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图一的等值电路图 经拉氏变换计算图

U（t）=i（t）R+Ldi（t）/dt+1/C∫I（t）dt

以上式子经拉氏变换为U（S）=I（S）R+SLI（S）+I（S）1/SC

电容两端如有电压UC再加上+UC上式等值电路图如下：

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所以由图一知拉氏变换的等值电路

I2S=（220/S-110/S）/（R+1/SC3）=110/R（S+1/SC3）

设R=Rxj+Rckj=12.7KΩ，C3=5μf。以上值是一般出口继电器的经验值。

则I2（S）=（110/12700）*[1/（S+106/12700*5）]

=（11/1270）*[1/（S+15.8）]

拉氏反变换得：i2（t）=11/1270 * e-15.8t

Ubcj（t）=12700*i2（t）=110e-15.8t，t=20*10-3秒，

则Ubcj（t）=110e-T/Γ，Γ=RC=12700*20*10-6=0.254

若C3=5μF时，110e-15.8x20x10-3=80.3伏；

若C3=10μF时，Ubcj（t）=93.97伏；

若C3=20μf时，Ubcj（t）=101.7伏。

其中，保护TBJ中间继电器的启动电压一般为100V左右，由此可见，电缆线越长，C3越大，更易引起BCJ动作。因此，必须弄清当直流电源接地时，是否会引起BCJ动作。

因此，我们必须作如下技术措施：

①绝缘系统对220V回路要求大于20kΩ，对110V回路要求大于10kΩ，要采取措施减少站内等值电容，使放电电流减少。

②在设备投入前测出C3的电容量，计算接地后BCJ是否会动作。

③计算可得只要保证出口继电器的动作电压满足50%Un≤Udz≤70%Un，一般选择为50%-65%为合适，对整组试验时用80%更可靠。

④当降低出口继电器的线圈电阻（可采取并接电阻方式），这样就可能降低时间常数，对防止接地误动也有利。

⑤瓦斯的出口中间由于连线长，电缆电容大，为避免电源“+”接地误动作应采用较大启动功率的中间继电器。

以上只是从直流接地及电缆原理上分析了瓦斯动作的原因，直流接地故障一般查找程序和方法如下。

①查找直流接地时，应按当天的运行方式、操作情况、气候影响、施工范围等进行判断，找出可能接地的原因。

②有微机绝缘监察装置的，微机绝缘监察装置会自动查找出接地线路及接地的极性和接地电阻值。值班人员根据微机绝缘监察装置所显示的报告内容，用瞬拔直流熔断器、断开空气开关等直流瞬间停电的方法，进一步查找直流接地点，然后再根据查找出的具体情况进行处理。

③对于两组蓄电池供电的变电站：如果为环网供电，

可将接地母线上的负荷逐路倒至正常母线查找故障电；对于辐射状供电网络，可采取暂代电源法查找接地点。仅有一组蓄电池的变电站，可采取拉路查找、分段处理的办法。查找时应先试拉信号和事故照明后，后试拉控制和保护回路；先室外部分，后室内部分。

参考文献：

[1]徐平.浅析220kV变电站主变瓦斯保护动作事故处理[J].今日科苑，2009（20）.

[2]顾艳华.220kV变电站主变压器瓦斯保护浅析[J].机电信息，2010（18）.

[3]崔天同.一起主变跳闸事故分析及措施[J].中国有色金属，2013（10）.