浅析变压器差动保护动作原因及处理方法

白小芳

(北方铜业热电厂生产部， 山西 垣曲 043700)

浅析变压器差动保护动作原因及处理方法

白小芳

(北方铜业热电厂生产部， 山西 垣曲 043700)

该文从变压器差动保护多次动作着手，结合差动保护原理和保护范围，分析其动作的正确与否，以及引起差动动作的原因并提出相应的防范措施。从而做到保证变压器稳定运行，提高变电站供电的可靠性。

差动保护； 支柱瓷瓶； 穿墙套管； 防范措施

0 概述

北方铜业热电厂是中条山集团公司自备电厂，两台2×12 MW发电机组(供暖期间机组由于同时供汽和供热，供电量只能达到7～10 MW)，由于小机组的煤耗过高、再加之环保各项指标的提高、促使发电成本的增加。为减少亏损，热电厂采取的措施为单机组运行或只供热运行。对十七回直配出线总负荷达32 MW～43 MW的供电量基本上采取以网购为主。这样的运行方式两台25 MVA的变压器正常运行显得尤为重要。但近几年来北方铜业热电厂两台主变在雷雨季节频繁跳闸，不但严重影响了用户的用供电质量，甚至出现了一次烧毁变压器的严重事故。查找出真正的故障原因并消除可提高供电质量和可靠性，而且能够避免再次出现烧毁设备现象。

1 变压器差动保护原理及动作原因

变压器差动保护是用来保护绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障或变压器单相匝间短路故障。在绕组变压器的各侧装设电流互感器，两侧电流互感器的同极性端都朝向母线侧，将同极性端子相连，并在两接线之间并联接入电流继电器。在继电器线圈中流过的电流是两侧电流互感器的二次电流之差，由于变压器接线方式的原因，正常运行及外部故障时，差动回路中仍有不平衡电流流过。北方铜业热电厂采用的差动保护装置为四方利水HST31A型，该装置通过软件和设置平衡系数来校正各侧CT二次电流由于相位不同而产生的差流，以达到Ik=0，继电器不动作。当发生内部故障或各侧电流互感器之间的设备发生故障时，两侧电源(6 kV侧和110 kV侧)流入变压器或故障点电流为两个电流之和。达到动作值，差动保护动作，变压器跳闸退出运行。

变压器差动保护动作跳闸原因有以下几点：(1)主变压器内部故障；(2)套管引出线发生短路故障，包括构成差动保护电流互感器之间的所有电气设备(如套管、支持瓷瓶)以及连接导线；(3)电流互感器短路或开路；

2 北方铜业热电厂主变压器运行概况

2.1 主变压器运行方式及事故统计情况

北方铜业热电厂采用两台型号为SSZ10- 25000/110，Y0/Y0/Δ三卷变压器(6 kV、35 kV、110 kV)。其中6 kV系统共有17回直配线路，4回高压厂用电，2回发电机进线；35 kV系统两回出线；110 kV系统为一回与系统并网线路，两回变压器高压电源。由于35 kV侧负荷较小，平时只将2#主变压器35 kV侧投入运行状态。

自2011年11月29日主变安装到位投入运行后，仅三年时间2#主变差动保护就动作四次。统计情况如下表所示：

2.2 事故原因分析

2012年7月21日与7月31日的两起事故原因均为比例差动保护动作，对变压器进行检查，摇测绝缘时发现6 kV侧绝缘降低至0 MΩ，解开变压器低压侧套管接线，变压器绝缘正常，逐级检查属于差动保护范围内的其它电气设备时发现是由于与其连接的低压母线桥上的支柱瓷瓶绝缘降低引起。遂后对其仔细检查，更换9个瓷瓶后并进行各项试验如绝缘和耐压等试验后，送电投入运行。当天由于天气因素，直流耐压并未按标准进行，错误地认为泄漏试验升压至20 kV，高于运行电压6 kV(标准为32 kV)试验数据合格便可运行，导致有细小缺陷的部分瓷瓶未能及时查出。10天后差动保护再次动作。并引起1#主变低周减载动作、母联速断等保护动作。查原因仍为6 kV母线桥上A、B相的支柱瓷瓶绝缘降低，两相接地短路引起的故障跳闸事故。支柱瓷瓶为何履次损坏，查因其原因为安装母线桥时由于工作人员的碰撞损坏了部分瓷瓶，而且6 kV侧母线桥为户外装置，运行环境也较差经过烈日曝晒，又突降大雨，使得瓷瓶产生龟裂，绝缘性能降低，从而造成两次跳闸事故。将原先使用的33个6 kV户内瓷瓶全部更换10 kV户外耐污型支柱瓷瓶。运行两年来未再出现过因支柱瓷瓶绝缘降低引起的变压器跳闸事故。

表1 主变2012年至2014年差动保护统计表

2013年8月11日差动速断保护动作(IA=29 A)，逐级排查属差动保护范围内的设备，发现进35 kV配电室处的穿墙套管A相有烧伤痕迹，遥测对地绝缘降至20 MΩ。套管外表无龟裂，处理烧伤并进行耐压实验，合格后投入运行。

2014年9月11日主变差动和轻瓦斯保护运作，同时35 kV线路速断保护动作，动作一次值Ia为3946 A、Ib为4158 A。事故发生后，对2#主变进行绝缘、直阻试验合格后进行耐压试验，35 kV侧打至40 kV时泄漏电流增大且电源跳闸，怀疑变压器绕组烧坏。吊芯检查，35 kV侧A、B相绕组以及6 kV侧B相绕组都有烧融现象。继续查找引起变压器烧坏原因，由于变压器35 kV侧线圈损坏较大，且事故同时35 kV线路速断动作，对35 kV系统进行了全面检查，发现306线路由配电室引出户外部分的穿墙套管金具处A、B相有明显弧光短路现象。此次发生短路地点距离变压器太近，4158 A的短路电流为变压器35 kV侧绕组额定电流的23倍，从而使中压绕组无法承受出现了烧融现象。同时运行人员反应每到雷雨季节，35 kV配电室多次发生弧光现象。为什么会造成此类事故，怀疑是相间距离不够引起，通过实测相间距离600 mm、对地距离600 mm，均大于室外配电装置最小安全净距要求400 mm。最后发现35 kV系统五回出线的穿墙套管均为户内式套管。加之运行环境较差空气中大量煤烟、灰尘等杂质长期积累在绝缘子上，且清扫也不到位，其表面污秽影响了绝缘能力，遇有连阴雨，便产生闪络放电，对地绝缘降低，从而引起两相接地短路。查看其它35 kV线路其它几回线路穿墙套管对地部分或与金具连接部分不同程度出现了烧伤痕迹。可见，35 kV使用的套管为户内套管，爬电距离小，抗污闪性能较差是造成此次事故的主要原因。

3 采取的防范措施

(1)6 kV母线桥全部更换为户外支柱绝缘子，最好是安装成密闭室母线更好，以防止因绝缘降低而引起接地现象造成变压器差动保护动作。

(2)35 kV所有出线全部选用密封、大爬距、耐压高的户外穿墙套管。从而减少绝缘子闪络机会。不易使绝缘子表面潮湿，从而不易使绝缘降低而造成闪络事故。

(3)加强管理，重视由于绝缘子脏污而引起的闪络放电现象，定期维护清扫绝缘子、套管的等工作。

4 结语

北方铜业热电厂的变压器四次差动保护都与支柱瓷瓶、绝缘套管的选用不当，且由于无停电机会维护不及时造成变压器一次又一次的跳闸，产生的积累效应直至变压器损坏。因此为保证变压器的正常运行，应重视其外围电气设备特别是支柱瓷瓶、绝缘套管的清扫、维护工作。防止因外部短路事件而损坏变压器。

[1] 陈家斌.电气设备运行维护及故障处理[M].北京：中国水利水电出版社，2003.

[2] 陈化钢.电力设备预防性试验方法及诊断技术[M].北京：中国水利水电出版社,2009.

Analysis of the Causes and Treatment of Transformer Differential Protection Action

BAI Xiao-fang

The paper begins from the transformer differential protection action for many times, combined with the differential protection principle and the scope of protection, analyses of the correctness of its action, and the cause of the differential action, puts forward the corresponding prevention measures, achieves stable operation of the transformer, and improves the reliability of substations.

differential protection； support insulator； wall bushing； prevention measures

2015-01-16

白小芳(1974-)，女，山西运城人，工程师，大学本科，主要从事电气运行及设备管理工作。

TM402

B

1003-8884(2015)02-0035-03