李家峡水电站主变非电量保护的运行分析

摘要：李家峡水电站主变压器的非电量保护，其初始设计思路是非电量保护按微机及集成进行双重设计，但是其采集元件并未进行双重化，所以保护的双重设计失去了其根本的意义。为此主变压器非电量保护进行了多次的改进，使得非电气量保护更为完善。另外，主变高压侧330kV开关的失灵保护是通过主变保护出口来跳开另一个开关，所以在主变检修过程中（高压侧开关合环）为了保证其失灵保护正确的出口，对主变的保护几个出口又有了不同的要求。

关键词：主变压器；非电量保护；水电站

中图分类号：TV737 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）23-0121-02

非电量保护就是不反应电流、电压、功率等电气量，而是反应温度、气体压力、流体流速等变化的保护。如变压器的瓦斯、压力释放、绕组温度高、油位高低保护等等。非电量保护的原理简单来说就是：利用温度、压力、流速等非电气物理量对变压器实施保护、指示、报警、控制、检测。

1 问题提出

李家峡水电站主变压器的非电量保护有：重瓦斯、轻瓦斯、压力释放、温度过高、主变冷却其故障以及小电抗器过温、轻重瓦斯，其初始设计思路是非电量保护按微机及集成进行双重设计，但是其采集元件并未进行双重化，所以保护的双重设计失去了其根本的意义。为此主变压器非电量保护进行了多次的改进，使得非电气量保护更为完善。另外，主变高压侧330kV开关的失灵保护是通过主变保护出口来跳开另一个开关，所以在主变检修过程中（高压侧开关合环）为了保证其失灵保护正确的出口，对主变的保护几个出口又有了不同的要求。为了达到学习记忆的目的，现将主变压器非电量保护及其发生的问题进行分析、归纳，以便于工作中借鉴。

2 主变压器非电量保护的分析

2.1 主变重瓦斯保护更改的状况和运行中的注意事项

正常运行时，气体继电器充满油，开口杯浸在油内，处于上浮位置，干簧触点断开。当变压器内部故障时，故障点局部发生过热，引起附近的变压器油膨胀，油内溶解的空气被逐出，形成气泡上升，同时油和其他材料在电弧和放电等的作用下电离而产生瓦斯。当故障轻微时，排出的瓦斯气体缓慢上升而进入气体继电器，使油面下降，开口杯产生的支点为轴逆时针方向的转动，使簧触点接通，发出信号，轻瓦斯动作。当变压器内部故障严重时，产生强烈的瓦斯气体，使变压器的内部压力突增，产生很大的油流向油枕方向冲击，因油流冲击挡板，挡板克服弹簧的阻力，带动磁铁向干簧触点方向移动，使干簧触点接通，作用于跳闸。

李家峡电站主变压器瓦斯保护设计上为微机、集成各一套公用一个瓦斯继电器，由于其采集元件未达到双重化的目的，所以现在微机保护保留了重瓦斯保护作用于跳闸，将集成的重瓦斯保护逻辑回路改接为主变压器压力释放保护，为主变压器压力释放动作时发信号。瓦斯保护能反应变压器油箱内的内部故障，包括铁芯过热烧伤、油面降低等，但差动保护对此无反应。又如变压器绕组产生少数线匝的匝问短路，虽然短路匝内短路电流很大会造成局部绕组严重过热产生强烈的油流向油枕方向冲击，但表现在相电流上却并不大，因此差动保护没有反应，但瓦斯保护对此却能灵敏地加以反应，这就是差动保护不能代替瓦斯保护的原因。

根据瓦斯保护的原理，应该在进行下列工作和运行方式下需将重瓦斯保护退出运行：

（1）进行注油和滤油时；（2）进行呼吸器畅通工作或更换硅胶时；（3）除采油样和瓦斯继电器上部放气阀放气外，在其他所有地方打开放气、放油和进油阔时；（4）开、闭瓦斯继电器连接管上的阀门时；（5）在瓦斯保护及其二次回路上进行工作时；（6）对于充氮变压器，当油枕抽真空或补充氮气时，变压器注油、滤油、更换硅胶及处理呼吸器时，在上述工作完毕后，经1h试运行后，方可将重瓦斯投入跳闸；（7）新加运的变压器。

因为目前李家峡电站变压器检修后加油过程中采用热滤方式，所以变压器内部的气体、杂质等会导致瓦斯保护动作的因素均被消除，因此，变压器检修完毕加运后不需要将重瓦斯保护退出运行。

2.2 主变温度保护的组成、定值

李家峡电站主变温度的组成为：线圈温度过高、油温过高两部分组成，其中线圈温度达到110℃（PW1温控器）后经主变压器微机保护装置动作启动事故跳闸回路，油温达到70℃（POP2温控器）后延时10分钟（KT11时间继电器）经主变压器集成保护装置启动1K4动作出口跳闸。目前1T～4T的主变压器温度过高保护均在投运。当变压器油温达到55℃（POP1温控器）后，冷却系统“辅助”油泵投入，以达到增加冷却效呆降低主变压器温度的目的，正常情况下，一台主变压器配置五台潜油泵。主变压器投运后三台潜油泵投入“工作”，一台潜油泵“辅助”，一台潜油泵“备用”。此时若只是因为负荷或冷却效果导致的油温上升，“辅助”油泵投入运行后，油温将会稳定在某一个范围或下降，当主变油温将至50℃（POP1温控器）时投入的“辅助”油泵将停止工作。如果此时由于主变压器内部的缺陷引起温度升高，如：铁芯亮点接地、夹件松动、内部局部故障等，温度的下降不会很明显。

2.3 主变冷却系统事故保护回路技改措施

主变检修时，因系统要求，如主变高压侧330kV开关要合环运行，技改前：李家峡电站主变冷却器全停事故保护回路中没有接入主变高压侧隔离刀闸常开辅助接点，从而导致启动了冷却系统事故跳闸回路，保护动作跳开了主变高压侧开关，对系统也造成了一定的影响，因此，为了防止类似事件的再次发生，对主变冷却事故回路进行了改进，即在主变冷却系统事故保护回路中接入主变高压侧隔离刀闸常开辅助接点，通过该接点闭锁事故跳闸回路，实现了保护自动投、退功能。

2.4 主变冷却器故障的设置情况分析

李家峡电站主变冷却器事故分为冷却器全停和断水两部分组成。主变冷却器全停保护的构成为：（1）主变投运，冷却器全停后（包括电源故障和油流中断）延时1min经主变微机保护启动J33发信号；（2）冷却器全停后延时10min此时若主变压器油温达到了70℃，经主变压器微机保护启动J31、J32动作于跳闸（1T实际试验时为延时20min）；（3）冷却器全停后延时60min经主变压器微机保护启动J31、J32出口动作于跳闸。其中：主变冷却器全停包括电源故障（由机旁0.4kVI、II段提供）和油流中断。

主变冷却水断水保护的组成为：当主变冷却水断水后，延时1分钟通过主变微机保护启动J33发信号，断水60min后经主变冷却器室阀门控制屏（1T-3T）的1XB通过主变微机保护作用于跳闸（目前1XB没投）。对于集成保护主变冷却水断水是延时1min经集成保护发信号，延时60min经主变冷却器室阀门控制屏（1T-3T）的2XB通过主变集成保护作用于跳闸（目前该回路没形成）。

2.5 小电抗器非电气量保护的现状况

小电抗器温度保护的设置为，其中一路至机组UB10屏经主变压器微机保护9XB，70℃出口作用于跳闸，一路至机组UBl4屏经主变压器集成保护，50℃发信（1lXB联片退）。轻、重瓦斯保护现只是通过微机保护实现，由于没有多余的节点所以集成保护中未接入。

3 注意事项及采取措施

由于李家峡电站主变高压侧开关失灵保护设计的原因，所以当主变压器检修时两套保护不能同时退出运行。

由于第1条的原因，为了防止主变压器在检修过程中误动作所以应该退出非电气量保护的出口连片。

李家峡电站保护装置在保护出口连片退出情况下仍然能够发信号，所以保护投信号只是退出出口连片即可。

在机组检修时尽量退出其他各保护的出口压板，但是保护装置的总出口一定要投入。

小电抗器集成温度保护连片应拆除，防止误投入后，在发信号的定值情况下误出口。

参考文献

[1] 李家峡主变运行规程[S].1999.

作者简介：邹文华（1975—），女，青海乐都人，黄河电力检修工程有限公司综合产业项目部助理工程师，研究方向：变电检修的检修、安装。