變壓器的差動(dòng)保護(hù)該如何進(jìn)行？
通過(guò)一起35kV變電站因短路故障造成主變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的實(shí)例，描述了保護(hù)模塊顯示情況、故障點(diǎn)的詳細(xì)故障情況等事故發(fā)現(xiàn)的全部過(guò)程，并根據(jù)變壓器的試驗(yàn)結(jié)果和檢修中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，分析出了變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的原因及反事故措施，為以后變電站內(nèi)不再發(fā)生類似的事故提供一定的借鑒作用。
變壓器的主保護(hù)是差動(dòng)保護(hù)和瓦斯保護(hù)，其中瓦斯保護(hù)是非電量保護(hù)，差動(dòng)保護(hù)是電量保護(hù)。差動(dòng)保護(hù)是按照循環(huán)電流原理設(shè)計(jì)的，其保護(hù)范圍是主變壓器各側(cè)電流互感器之間的一次電氣部分，即主變壓器引出線及變壓器繞組發(fā)生的多相短路、嚴(yán)重的單相匝間短路、在大電流接地系統(tǒng)中繞組及引出線上的接地故障。其優(yōu)點(diǎn)是能夠迅速有選擇地切除保護(hù)范圍內(nèi)的故障，接線正確調(diào)試得當(dāng)后不發(fā)生誤動(dòng)。
某35kV變電站是該鄉(xiāng)鎮(zhèn)的樞紐變電站之一，35kV系統(tǒng)采用單電源供電方式，該站擁有SZ7-6300/35型1號(hào)主變壓器和SZ9-6300/35型2號(hào)主變壓器各一臺(tái)，都是油浸自冷的冷卻方式，10kV系統(tǒng)采用單母線分段接線方式，正常運(yùn)行方式是兩臺(tái)主變壓器分列運(yùn)行，10kV母聯(lián)（分段）00斷路器在斷開(kāi)位置，如圖1所示。
圖1 某35kV變電站一次系統(tǒng)運(yùn)行圖
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事故發(fā)生的過(guò)程
2014年12月31日09時(shí)30分，山東中北部地區(qū)的氣溫為零下5攝氏度，天氣晴，風(fēng)力4~5級(jí)，監(jiān)控人員發(fā)現(xiàn)一個(gè)35kV變電站1號(hào)主變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，通過(guò)視頻監(jiān)控圖像發(fā)現(xiàn)該站1號(hào)主變壓器高壓側(cè)絕緣套管與鋁排連接處有冒煙、冒火現(xiàn)象，便立即通知變電運(yùn)維人員，盡快到站處理。
一般情況下，引起變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的原因有：
1）變壓器及其套管引出線、各側(cè)差動(dòng)電流互感器以內(nèi)的一次設(shè)備故障。
2）保護(hù)二次回路問(wèn)題引起保護(hù)誤動(dòng)作。
3）差動(dòng)電流互感器二次開(kāi)路或短路。
4）變壓器內(nèi)部故障。
一般變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作后應(yīng)按下列步驟進(jìn)行檢查：
1） 變壓器本體套管有無(wú)損傷、放電現(xiàn)象和放電痕跡，變壓器外部有無(wú)因故障引起的異?，F(xiàn)象。
2） 變壓器各側(cè)斷路器是否全部掉閘。
3） 差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)的所有一次設(shè)備、瓷質(zhì)部分是否有損傷、放電現(xiàn)象和放電痕跡，是否有短路現(xiàn)象，有無(wú)異物落在設(shè)備上或地面上，有無(wú)因設(shè)備短路燒灼的異物。
4） 檢查故障錄波器打印的報(bào)告綜合判斷。
5） 如果因繼電器或二次回路故障、直流兩點(diǎn)接地造成的誤動(dòng)，應(yīng)將差動(dòng)保護(hù)退出運(yùn)行后，將變壓器送電。
操作人員接到通知后，立即趕往該變電站檢查，到站后發(fā)現(xiàn)1號(hào)主變壓器上部已經(jīng)無(wú)任何冒煙、著火、噴油、漏油的現(xiàn)象。1號(hào)主變壓器的高壓側(cè)套管處有嚴(yán)重的燒傷痕跡，并有對(duì)地放電的跡象，同時(shí)A、B兩相的高壓套管與鋁排硬母線和連接線夾處嚴(yán)重?zé)齻?，C相高壓套管與硬母線鋁排連接處有不明顯的燒傷痕跡，但高壓套管處有明顯的對(duì)地放電痕跡，1號(hào)主變壓器故障現(xiàn)場(chǎng)圖如圖 2所示。
圖2 1號(hào)主變壓器故障現(xiàn)場(chǎng)圖
該站的1號(hào)主變壓器主保護(hù)配置采用北京哈德威四方保護(hù)與控制設(shè)備有限公司的CST31A型系列數(shù)字式變壓器保護(hù)，其液晶顯示器內(nèi)的所有動(dòng)作報(bào)告如表 1所示。
通過(guò)表1及現(xiàn)場(chǎng)的情況來(lái)看，該站主變壓器三相都有差動(dòng)速斷動(dòng)作，動(dòng)作的二次電流值還很大。
變電運(yùn)行操作人員根據(jù)調(diào)度命令，將1號(hào)主變壓器由熱備用轉(zhuǎn)檢修并做安全措施，許可變電站《事故應(yīng)急搶修單》后，變電檢修人員開(kāi)始工作。當(dāng)工作人員爬到變壓器上蓋時(shí)，首先對(duì)該變壓器故障點(diǎn)進(jìn)行了拍照處理，然后進(jìn)行了詳細(xì)的檢查，檢查中發(fā)現(xiàn)：
1）在變壓器大蓋上有些散落的柳樹(shù)枝，檢修人員檢查該箱式變電站的北墻處確實(shí)有幾棵柳樹(shù)（從圖 2中也能夠發(fā)現(xiàn)有部分柳樹(shù)），可以證實(shí)這些樹(shù)枝是冬季大風(fēng)刮落的樹(shù)枝。在這些樹(shù)枝中有幾段燒糊的、燒黑的，大部分是未燒毀的。沒(méi)有發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)處有搭掛塑料大棚油紙或垃圾塑料紙（袋），更沒(méi)有發(fā)現(xiàn)燒焦、燒糊塑料紙（袋）的痕跡。
2）變壓器高壓側(cè)A、B兩相高壓套管對(duì)地略微有閃絡(luò)放電痕跡。雖然該主變壓器高、低壓側(cè)三相絕緣套管都涂有長(zhǎng)效RTV防污閃涂料，但C相高壓絕緣套管放電閃絡(luò)跡象明顯，低壓側(cè)A、B、C三相絕緣套管正常，無(wú)任何燒毀、放電閃絡(luò)現(xiàn)象。
3）該變壓器高壓絕緣套管的引線連接線是硬母線鋁排連接，上面套裝了黃、綠、紅三色的高壓母排熱縮管（硬母線保護(hù)套管），在A、B兩相硬母線距離高壓套管約50cm處的護(hù)套燒沒(méi)了，只看到灰白色的嚴(yán)重氧化的鋁母線排。C相絕緣套管上連接的硬母線上面套裝的熱縮管無(wú)燒毀現(xiàn)象，瓷群上只有散落的小黑斑點(diǎn)。
4）高、低絕緣套管的瓷群無(wú)裂紋、掉落、爆瓷現(xiàn)象，與高壓硬母線連接正常，無(wú)炸斷不連接現(xiàn)象。
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變壓器試驗(yàn)
檢修人員將變壓器高、低壓瓷絕緣套管上的母線連接線拆除，對(duì)變壓器進(jìn)行常規(guī)性試驗(yàn)，變壓器的試驗(yàn)檢修圖如圖 3所示。
圖3 變壓器試驗(yàn)檢修圖
試驗(yàn)的項(xiàng)目有：
1） 變壓器高、低壓繞組的直流電阻。從檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，直流電阻數(shù)值在正常范圍之內(nèi)，證明各繞組內(nèi)部接觸良好，無(wú)接觸不良的現(xiàn)象。
2） 變壓器繞組的絕緣電阻。從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，絕緣電阻值符合要求，說(shuō)明該變壓器的繞組沒(méi)有發(fā)生絕緣薄弱的地方。
3） 變壓器繞組連同套管的泄漏電流。在一定試驗(yàn)電壓下，發(fā)生的泄漏數(shù)值與原始數(shù)據(jù)相比較，無(wú)明顯變化，即小于或等于50μA。
4） 變壓器繞組連同套管的交流耐壓試驗(yàn)。試驗(yàn)人員將該變壓器加壓至出廠耐壓值的85%時(shí)，沒(méi)有發(fā)生絕緣擊穿現(xiàn)象，說(shuō)明該變壓器的絕緣良好。
5） 絕緣油試驗(yàn)。油中氣相色譜分析小于故障值，見(jiàn)表 2?？梢?jiàn)，該變壓器油色譜分析指標(biāo)正常，證明該變壓器內(nèi)部無(wú)潛伏性故障。
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變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作原因分析
從該變電站事故的動(dòng)作行為、故障現(xiàn)象、試驗(yàn)結(jié)果三方面來(lái)看，這次變壓器故障跳閘是由其差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的原因所造成，而這次差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作是由1號(hào)主變壓器的高壓絕緣套管與硬母線連接處短路所致，這次短路，從事故現(xiàn)場(chǎng)來(lái)看，重點(diǎn)在A、B兩相，C相次之，盡管A、B相在短路之前是裝有熱縮管的，不會(huì)輕易造成母線短路事故，但這次短路事故還是發(fā)生了。
變壓器故障時(shí)，正值冬季寒冷季節(jié)，且天氣無(wú)雨雪，從故障點(diǎn)的檢查來(lái)看，無(wú)電死的蛇、鳥(niǎo)之類的小動(dòng)物，也無(wú)燃燒后的塑料薄膜，從變壓器大蓋上發(fā)現(xiàn)的幾段燃燒后的樹(shù)枝來(lái)看，可能是弧光短路時(shí)的燒焦所致。由于當(dāng)時(shí)的圖像監(jiān)控系統(tǒng)沒(méi)有這方面的圖像追憶，因此綜合來(lái)看，最可能的故障原因是斷落的樹(shù)枝搭到A、B兩相的母排與絕緣瓷套管之間的凹陷處，長(zhǎng)期受變壓器的勵(lì)磁振動(dòng)，磨破母排上的絕緣熱縮管后，造成35kV母排間短路事故。
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變壓器故障點(diǎn)檢修
從這次事故發(fā)生的情況來(lái)看，在檢修時(shí)要重點(diǎn)做好絕緣方面的檢修，對(duì)于高、低壓絕緣套管要清掃干凈原來(lái)的RTV涂料，清除拉弧弧道，重新涂抹防污閃長(zhǎng)效RTV涂料，涂抹要均勻，防止遺留。
在硬母線鋁排上重新套裝母線絕緣熱縮管，母排與絕緣套管要用合格的銅鋁過(guò)渡線夾可靠連接，連接面要磨平，無(wú)毛刺，涂抹上導(dǎo)電膏，適當(dāng)加大接觸部位的壓力，減少接觸電阻，做交流耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后，最后再用絕緣塑料帶將銅鋁線夾包好（如圖 4所示）。
檢修完畢后，變電運(yùn)維人員對(duì) 1號(hào)主變壓器一次性沖擊送電成功，1號(hào)主變壓器運(yùn)行正常。
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變壓器故障后的幾點(diǎn)思考
這次故障雖然發(fā)生在該變電站，但建議其他變電站吸取這次事故的教訓(xùn)，認(rèn)真檢查每一個(gè)變電站內(nèi)有無(wú)類似的情況，做好防范措施，在以后的運(yùn)行和檢修工作中，建議切實(shí)做好以下幾點(diǎn)：
1） 加大設(shè)備的巡視檢查力度，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，將事故消滅在萌芽之中。工作中要切實(shí)加強(qiáng)變電巡視人員的安全思想意識(shí)，制定詳細(xì)的獎(jiǎng)勵(lì)和考核機(jī)制，提高巡視人員的巡視工作質(zhì)量，可按照正常的巡視周期，采用人工巡視和電子圖像監(jiān)控相結(jié)合的方式進(jìn)行巡視，進(jìn)一步消除人工和電子巡視的盲區(qū)，徹底消除相互巡視不到位的情況。
2） 近期在對(duì)所有變電站巡視時(shí)，要檢查變電站周?chē)袩o(wú)高桿樹(shù)木，距離變電站10m以內(nèi)的樹(shù)木要上報(bào)供電部門(mén)，采取有效措施，及時(shí)將違章樹(shù)木清除掉。
3） 將變壓器高、低壓側(cè)的瓷質(zhì)絕緣套管檢查一遍，若發(fā)現(xiàn)無(wú)涂或漏涂以及失效的RTV長(zhǎng)效防污涂料的情況，要及時(shí)補(bǔ)涂。將硬母線上的絕緣熱縮管檢查一遍，發(fā)現(xiàn)有龜裂、酥化的情況，要及時(shí)上報(bào)，及時(shí)安排進(jìn)行重新套裝。
4） 切實(shí)做好冬季“四防”工作，重點(diǎn)做好防止小動(dòng)物的措施，要檢查變電站內(nèi)是否有小動(dòng)物經(jīng)常出沒(méi)的地方，發(fā)現(xiàn)一處處理一處，切實(shí)堵住小動(dòng)物出沒(méi)的通道。
本文從一個(gè)35kV變電站內(nèi)1號(hào)主變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的發(fā)現(xiàn)過(guò)程和試驗(yàn)結(jié)果，分析了差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作原因和檢修的全部過(guò)程，制定了詳細(xì)的防范措施?？蔀轭愃剖鹿实奶幚砗皖A(yù)防起到借鑒作用，從而進(jìn)一步保證電力設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，保障電力系統(tǒng)的供電可靠性。
變壓器的套管該如何維護(hù)？
在套管大修的裝配中應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn)：防止受潮。裝配中除要有清潔干燥的條件以外，最好能在40-50℃溫度下進(jìn)行組裝。因?yàn)?a href="http://wenjunhu.com/tags/電容/" target="_blank">電容芯子溫度高出環(huán)境溫度溫度10-15℃時(shí)能減少受潮的影響，所以最好在組裝前將套管的零部件和電容芯子加熱到70-80℃，保持3-4h，以便排除表面潮氣，盡可能在溫度尚未降低時(shí)裝配完；套管頂部的密封。套管頂部的密封可分為套管本身的密封和穿纜引線的密封?，F(xiàn)在大多數(shù)變電站的主變壓器的儲(chǔ)油柜頂裝有彈性波紋板，它與壓緊彈簧共同對(duì)由溫度變化起調(diào)節(jié)作用。在組裝彈性波紋板時(shí)，導(dǎo)管上的正、反壓緊螺母之間的密封環(huán)與儲(chǔ)油柜上的密封墊一定要配合妥當(dāng)，防止波紋板拉裂，以達(dá)到密封的效果。套管引線是穿纜式結(jié)構(gòu)，如果頂部接線板、導(dǎo)電頭之間密封不嚴(yán)密，雨水會(huì)沿套管頂部接線板、導(dǎo)電頭及電纜線順導(dǎo)管滲入變壓器內(nèi)部。水分進(jìn)入變壓器引線根部，將會(huì)導(dǎo)致受潮擊穿，造成停電。為避免這種情況，必須用螺栓壓緊，保證密封；中部法蘭的小套管。電容屏的最外層屏蔽極板即接地電屏，用一根1.5mm2的軟絞線，套上塑料管引到接地小套管的導(dǎo)電桿上，此套管叫測(cè)量端子，裝配時(shí)要注意小套管的密封和引出軟線的絕緣。檢修時(shí)，應(yīng)將套管水平臥倒，末屏小套管朝上，卸開(kāi)小套管即可檢查末屏引線等情況，還可以作相應(yīng)的修理。在套管運(yùn)行和作耐壓試驗(yàn)時(shí)，其外部接地罩應(yīng)良好接地；均壓球調(diào)整應(yīng)適當(dāng)。均壓球在中心導(dǎo)管尾部，沿導(dǎo)管軸向可以上下擰動(dòng)，以便能與主體引線裝配配合。均壓球必須擰緊，否則會(huì)發(fā)生均壓球與套管間放電。均壓球除了遮擋住底部、螺母、放油塞等金屬件外，還要滿足電氣強(qiáng)度的要求，即調(diào)整均壓球的位置，可以縮小套管尾部到油箱壁的絕緣距離及繞組的爬電距離，改善輻向和軸向的電位分布。如調(diào)整不當(dāng)，球面會(huì)產(chǎn)生滑閃放電，造成介質(zhì)擊穿，對(duì)套管的電氣性能危害很大；油樣閥、放油塞的質(zhì)量要好，不得有銹跡；膠墊的質(zhì)量應(yīng)良好；真空注油時(shí)，應(yīng)首先建立真空，檢查套管各部分密封情況，然后保持殘壓在133.3Pa以下，按規(guī)定時(shí)間注油。注油后破壞真空時(shí)，套管油位稍有下降，若有缺油現(xiàn)象需及時(shí)加油?？紤]到取油樣，應(yīng)略多注一些油。
套管做試驗(yàn)特別是測(cè)量介損時(shí)要注意其其放置的位置，因?yàn)樘坠艿碾娙菪。?dāng)位置不同時(shí)，因高壓電極和測(cè)量電極對(duì)未完全接地的構(gòu)架、物體、墻壁和地面的雜散阻抗的影響，會(huì)對(duì)套管的實(shí)測(cè)結(jié)果有很大影響。不同的位置，這些影響又不相同，所以往往出現(xiàn)分散性很大的測(cè)量結(jié)果。因此，測(cè)量介損和其它試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)把套管垂直垂直放置在妥善接地的套管架地進(jìn)行，不要把套管水平放置或用絕緣索吊起來(lái)在任意角度進(jìn)行測(cè)量，以保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。
檢修維護(hù)人員應(yīng)注意以下問(wèn)題： 試驗(yàn)人員拆接末屏小套管引線時(shí)，應(yīng)防止導(dǎo)桿轉(zhuǎn)動(dòng)或擰斷接地引線，試驗(yàn)后應(yīng)恢復(fù)原狀。根據(jù)我的工作經(jīng)驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束后可用萬(wàn)用表來(lái)測(cè)量末屏是否接地，這是檢查末屏接地拆除后是否已經(jīng)恢復(fù)的一種比較可靠的辦法；取油樣人員工作結(jié)后，應(yīng)擰緊采樣閥；拆接引線人員，上下套管時(shí)應(yīng)注意防止套管破損；檢修人員應(yīng)觀察套管油位并及時(shí)補(bǔ)油。
另外，檢修維護(hù)人員應(yīng)熟悉套管的技術(shù)要求。首先要熟悉套管的技術(shù)性能，如套管出廠時(shí)的主要試驗(yàn)項(xiàng)目有介損測(cè)量、局部放電測(cè)量、工頻耐壓試驗(yàn)、密封性試驗(yàn)、以及外觀和尺寸檢測(cè)等。其次要熟悉套管的使用條件，如套管安裝的周?chē)h(huán)境溫度為-40～+40℃，在變壓器上的安裝角度與其垂直軸線之間不超過(guò)30°等。檢修維護(hù)人員還應(yīng)當(dāng)做到：利用一切停電的機(jī)會(huì)認(rèn)真檢查套管，及時(shí)消缺，排除隱患；嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，所購(gòu)檢修維護(hù)材料均經(jīng)有關(guān)方面驗(yàn)收認(rèn)可；不斷提高自己的專業(yè)技術(shù)水平，確保檢修質(zhì)量。