微机型变压器重瓦斯保护设计方案的优化及应用

肖 斌

(四川明珠集团有限责任公司，四川射洪 629200)

1 问题的提出

由继电保护理论可知:发生直流一点接地时，保护应动作于发出直流接地信号而不会动作于跳闸。但在我公司35 kV天仙变电站曾发生过一起因直流一点接地导致的变压器重瓦斯保护误动作事故。

我公司第一座综合自动化变电站——天仙微机变电站自1999年投运以来，一自以其稳定、可靠的电力供应服务于天仙片区的工农业生产和人民生活的需要。但在2005年7月，天仙站2#主变重瓦斯保护动作跳闸，造成全部10 kV线路停电。检修人员在现场对该主变进行测试，其绝缘电阻等技术指标均符合要求，从而排除了变压器内部故障的可能性。经分析确定，重瓦斯保护是因二次回路故障而引发的误动作。检修人员拆开瓦斯继电器后，发现一重瓦斯接点的引出线碰壳，该点碰壳实际上形成了直流一点接地，从而引起了重瓦斯保护误动作。由继电保护理论可知:发生直流一点接地时，保护动作于发出信号而不能动作于跳闸。那么，为什么天仙站主变重瓦斯保护在直流一点接地时会动作于跳闸呢?

2 问题分析

如图1所示，重瓦斯继电器的常开接点作为开关量输入信号，由微机保护开关量输入通道采集到光电耦合开关上。光耦开关G相当于传统机电型出口继电器的线圈，ZWS为重瓦斯继电器的常开接点，它和光耦开关串联后接于直流控制母线±KM之间。

(1)正常情况下，常开接点ZWS断开，没有电压加到光耦开关上，保护不动作。

图1 直流接地时重瓦斯保护动作原理图

(2)当变压器发生内部故障时，重瓦斯继电器动作，其接点ZWS闭合，将直流电压加于光耦开关上，重瓦斯保护动作，跳开变压器两侧断路器并发出信号。

(3)当发生直流一点接地时，由于各变电站都装设了直流绝缘监察装置，该装置按电桥原理构成，电阻R1、R2为电桥的两臂，绝缘检查继电器Q接于J点与地之间，R1等于R2。正常情况下，两极对地绝缘电阻相等，电桥平衡，线圈Q中没有电流流过，J点与地等电位，+KM与J之间的电压为1/2直流电压，+KM与地之间的电压同样为1/2直流电压。当发生直流一点接地，(如图1中J1点接地时)，加于光耦开关上的电压为直流正极+KM和J1点之间的电势差。因J1点接地，故+KM和J1点之间的电势差约为1/2直流电压，如果光耦开关的动作电压值小于1/2直流电压，那么，重瓦斯保护将动作于跳闸并发出信号。

3 问题的解决措施

通过对保护动作情况的分析可以发现:当发生直流一点接地时，重瓦斯保护是否误动作取决于光耦开关动作电压UDZ的大小。保护规程要求:出口中间继电器的动作电压应不小于50%额定电压，不大于70%额定电压，即50%U额≤UDZ≤70%U额，如果 UDZ小于50%U额，那么，在发生一点接地时，加于继电器线圈上的电压为50%U额，其值大于继电器动作电压，将引起保护误动作:如果UDZ大于70%U额，那么，当直流电压降低到70%额定电压且变压器发生内部故障时，重瓦斯继电器动作使得加于出口继电器线圈上的电压为70%U额，其值小于继电器动作电压，将引起保护拒动。由于光耦开关在保护的逻辑组成上所起的作用与出口中间继电器线圈是完全相同的，故光耦开关的动作电压也应满足相同的规程要求，其值应为50%U额≤UDZ≤70%U额。根据以上设想，我们与微机保护设备生产厂家的有关技术人员进行了充分研究和交流，对微机型重瓦斯保护进行了重新设计，其原理见图2，具体方案如下。

图2 重瓦斯保护优化原理图

(1)将重瓦斯保护光耦开关的动作电压设计在50%U额与70%U额之间，实际确定为60%U额。

(2)鉴于主变压器重瓦斯保护的重要性，根据微机保护反措规程，增设了一只电磁型继电器Z。作为重瓦斯保护的出口继电器，该继电器线圈与重瓦斯继电器的常开接点ZWS串联，直接装设于直流控制母线±KM之间，独立于微机保护系统，不论微机保护系统出现任何问题(如微机保护模块内的电源出现问题，出口小继电器将因失去24 V电源而无法工作)，该继电器的作用都不受影响，从而保证了主变重瓦斯保护的动作可靠性。

4 应用范围

实际上，变电站所有电气设备的开关量都是经微机保护开关量输入通道采集到光电耦合开关上的，故不可避免地都存在直流一点接地而引发误动作、误显示、误发信号的可能，如轻瓦斯保护、开关位置状态的显示等，只是它们造成的影响和损失相对于重瓦斯保护而言较小。如果采用提高光耦开关动作电压的方案(可将光耦开关动作电压提高至60%U额)，这些问题也就能够得到圆满的解决。

5 结语

综上所述，提高光耦开关动作电压能有效避免开关量采集回路在直流一点接地时误动作、误显示、误发信号。经现场试验和实际运行证明，微机型变压器重瓦斯保护的优化方案能有效杜绝保护的拒动和误动。该优化方案在我司城关、城南、瞿河等5个变电站推广应用后，长期连续运行情况良好，取得了显著的经济效益和社会效益。该优化方案对变电站的改造、建设具有一定的指导和借鉴意义。