代希雷，張 港

（1.國網(wǎng)浙江省電力有限公司麗水供電公司，浙江 麗水 323000；2.國網(wǎng)江蘇省電力有限公司海安市供電分公司，江蘇 海安 226600）

變壓器是電力系統(tǒng)中重要的設(shè)備之一，承擔(dān)著電壓轉(zhuǎn)換、電能分配等重要任務(wù)。然而，在運(yùn)行過程中，變壓器可能會發(fā)生各種故障，如短路、過載等，這些故障會對整個電力系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，對變壓器進(jìn)行有效的保護(hù)至關(guān)重要。變壓器后備保護(hù)是變壓器保護(hù)的重要組成部分，它能夠在變壓器發(fā)生故障時及時切斷電源，以防止故障擴(kuò)大，保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。變壓器的后備保護(hù)既可以作為變壓器瓦斯保護(hù)和本體差動保護(hù)的后備，也可以對外部故障引起變壓器的過電流起到保護(hù)作用，作為變壓器各側(cè)母線以及相鄰出線的遠(yuǎn)后備保護(hù)[1]。由于線路故障概率比較大，如果故障線路的保護(hù)裝置或斷路器拒動，將使變壓器通過較大的故障電流而不能切除故障[2]。主變后備保護(hù)動作，將切除故障電流，有利于電力系統(tǒng)穩(wěn)定[3]。

1 變壓器保護(hù)要點(diǎn)分析

1.1 變壓器后備保護(hù)概述

當(dāng)變壓器發(fā)生故障時，回路上的保護(hù)裝置會發(fā)出瞬時信號，斷開回路開斷元件，這個動作的保護(hù)就是主變保護(hù)。當(dāng)主保護(hù)因多因素影響而沒有相應(yīng)動作，并且依據(jù)各回路要求，在很短延時時間后，后備保護(hù)裝置將啟動，跳開故障回路，后備保護(hù)反應(yīng)變壓器外部故障。為確保電力變壓器在相鄰元件及內(nèi)部故障時得到備用保護(hù)，需安裝外部接地、過電流保護(hù)和中性點(diǎn)過電壓保護(hù)等裝置。這樣一來，即使主保護(hù)失效，后備保護(hù)也能及時作用，以保障設(shè)備和人員的安全。

后備保護(hù)的范圍包括變壓器本身、供電回路以及連接在回路上的負(fù)荷設(shè)備。后備保護(hù)包括多種類型的保護(hù)裝置，如阻抗保護(hù)、低電壓過流保護(hù)、復(fù)合電壓過流保護(hù)和過流保護(hù)。這些保護(hù)裝置能夠監(jiān)測變壓器的過流情況，但不同類型的保護(hù)裝置靈敏度存在較大差異。

1.2 后備保護(hù)類型

變壓器后備保護(hù)主要用于在主保護(hù)（如差動保護(hù)）未能及時動作或誤動作時，能夠及時切斷故障電源，以減輕故障對變壓器的損害。后備保護(hù)的種類較多，常見的有低電壓保護(hù)、過電流保護(hù)、阻抗保護(hù)等[4]。（1）低電壓保護(hù)。當(dāng)變壓器電源側(cè)發(fā)生故障導(dǎo)致電壓降低時，低電壓保護(hù)能夠及時切斷電源，以防止變壓器過負(fù)荷運(yùn)行。（2）過電流保護(hù)。當(dāng)變壓器負(fù)荷側(cè)發(fā)生故障導(dǎo)致電流過大時，過電流保護(hù)能夠通過跳開斷路器來切斷電源，以保護(hù)變壓器和其他設(shè)備的安全。（3）阻抗保護(hù)。阻抗保護(hù)是一種基于阻抗元件的保護(hù)方式，能夠在變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時快速切斷電源。

1.3 差動保護(hù)

變壓器差動保護(hù)是變壓器保護(hù)的一種重要類型?；陔娐返幕鶢柣舴螂娏鞫?，即對于一個電路，任意時刻流入節(jié)點(diǎn)的電流之和等于流出節(jié)點(diǎn)的電流之和。在變壓器差動保護(hù)中，通過將變壓器兩側(cè)的電流互感器接入電路，并比較兩側(cè)的電流大小和相位，來判斷變壓器是否發(fā)生故障。當(dāng)變壓器正常運(yùn)行時，流入差動繼電器的電流為零，即兩側(cè)的電流大小相等、相位相反。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時，故障電流會流過差動繼電器，觸發(fā)差動保護(hù)動作，切斷變壓器電源。差動保護(hù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）反應(yīng)靈敏。差動保護(hù)能夠快速反應(yīng)變壓器內(nèi)部故障，保證故障切除時間短，減小故障對變壓器和電力系統(tǒng)的損害。（2）具有良好的選擇性。差動保護(hù)僅在變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時才會動作，不會受到其他設(shè)備故障的影響。（3）可靠性較高。差動保護(hù)的原理簡單，易于實現(xiàn)，且不易受系統(tǒng)運(yùn)行方式和負(fù)荷變化的影響。但是在實踐過程中發(fā)現(xiàn)，差動保護(hù)也存在一些局限性，例如易受互感器誤差和不平衡電流的影響等。因此，在實際應(yīng)用中，需要結(jié)合變壓器的具體情況和運(yùn)行要求，選擇適合的后備保護(hù)方案。

2 研究背景

在電力系統(tǒng)中，主變設(shè)備是承擔(dān)電能傳輸和變換的重要設(shè)備之一。為了保證主變的正常運(yùn)行，通常會安裝相應(yīng)的保護(hù)裝置，以防止設(shè)備故障和電網(wǎng)故障對主變造成損壞[5]。然而，在實際運(yùn)行中，偶爾會發(fā)生保護(hù)動作事件，這需要對事件進(jìn)行分析和處理，以找出事件的根本原因，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行改進(jìn)。

3 故障前運(yùn)行方式

某變電站220 千伏、110 千伏為雙母線接線方式，35 千伏為單母分段接線方式。故障前1#主變和2#主變220 千伏和110 千伏側(cè)并列運(yùn)行，35 千伏側(cè)分裂運(yùn)行，#1 主變中性點(diǎn)接地。

據(jù)氣象站在故障時段觀測的氣象數(shù)據(jù)，04時至06時期間，故障區(qū)域天氣情況為：雷雨天氣，氣溫在26℃～35℃間，東南風(fēng)5 級，相對濕度68%RH，降水量29mm。

4 故障過程及保護(hù)動作情況

05 時46 分13 秒156 毫秒，古萬1689 線相間距離I 段出口，故障電阻為0.26+j0.669 歐，故障測距為7.69km，零序II 段出口，零序電流為28.272A。

4.1 故障時保護(hù)動作第一階段

通過對故障錄波圖進(jìn)行深入研究發(fā)現(xiàn)，在05 時46分13 秒134 毫秒，古萬1689 線發(fā)生A、B 相接地故障，A 相故障電流為17.854A，B 相故障電流為18.720A，零序電流為17.306A。但是古萬1689 線開關(guān)沒有跳開，導(dǎo)致故障電流一直存在，并在05 時46 分13 秒783 毫秒，故障由A、B 兩相接地短路演變?yōu)槿喽搪贰?/p>

4.2 故障時保護(hù)動作第二階段

05 時46 分15 秒826 毫秒，1#主變110kV 后備保護(hù)1 時限動作，跳開110kV 母聯(lián)開關(guān)，05 時46 分16秒145 毫秒，1#主變110kV 后備保護(hù)2 時限動作跳開#1 主變110kV 開關(guān)，故障切除。

5 現(xiàn)場檢查情況及處理過程

5.1 現(xiàn)場檢查情況

110 千伏古萬1689 線路25#塔A、B 兩相均有雷電燒傷痕跡，保護(hù)測距約7.69km。

110 千伏古萬1689 線斷路器型號為3AP1-FG，生產(chǎn)廠家為杭州西門子開關(guān)有限公司。經(jīng)現(xiàn)場檢查，開關(guān)機(jī)構(gòu)內(nèi)部接線無松動，開關(guān)端子箱接線無松動，無進(jìn)水情況。

5.2 原因分析

1.對110kV 古萬1689 線的保護(hù)裝置進(jìn)行了帶開關(guān)傳動試驗，并在開關(guān)端子箱進(jìn)行了對分閘回路跳閘線圈的電位監(jiān)視。在前五次傳動試驗中，保護(hù)裝置發(fā)生了兩次保護(hù)動作。然而，經(jīng)過對137 端子的電位監(jiān)視發(fā)現(xiàn)，跳閘線圈未收到正電位，導(dǎo)致110kV 古萬1689線路斷路器未進(jìn)行分閘。隨后進(jìn)行了六七十次試驗，保護(hù)裝置均能正確動作并實現(xiàn)開關(guān)的跳閘，同時重合閘也能正確合上開關(guān)。因此初步懷疑出現(xiàn)了保護(hù)裝置的偶發(fā)故障。

2.對#1 主變開展油化試驗，試驗結(jié)果合格。

3.對110 千伏古萬1689 線開關(guān)機(jī)構(gòu)開展試驗及對端子箱分閘回路搖絕緣，結(jié)果均正常。

4.重啟保護(hù)裝置、對古萬1689 線出口插件板進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)異常。

5.3 事故后處理

1.進(jìn)行快速故障檢測。為盡快消除隱患，保障正常供電，現(xiàn)場更換古萬1689 線路保護(hù)的跳閘出口插件，并進(jìn)行10 次以上傳動試驗，傳動試驗均合格后，于8月23 日凌晨1 點(diǎn)38 分恢復(fù)古萬1689 線路運(yùn)行。在保護(hù)裝置發(fā)生故障時，應(yīng)迅速進(jìn)行故障檢測。可以通過裝置本身的自診斷程序或人工檢查方式進(jìn)行。一旦發(fā)現(xiàn)故障，應(yīng)立即啟動故障處理程序。

故障檢測階段確認(rèn)有故障發(fā)生后，立即將故障裝置隔離，這樣可以避免故障擴(kuò)大，影響其他設(shè)備的正常運(yùn)行。在進(jìn)行裝置隔離時，應(yīng)遵循安全操作規(guī)程，確保操作過程的安全性。

2.故障診斷與修復(fù)。在裝置隔離后，需要進(jìn)行詳細(xì)的故障診斷。這包括對故障裝置進(jìn)行全面的檢查、分析，找出故障原因。故障診斷需要具備豐富的專業(yè)知識和實踐經(jīng)驗，以便準(zhǔn)確判斷故障原因。在修復(fù)過程中，應(yīng)確保裝置的安全性和穩(wěn)定性，同時盡量減少對電力系統(tǒng)的影響。在修復(fù)過程中，應(yīng)遵循安全操作規(guī)程，確保維修人員的安全。

3.檢驗裝置。修復(fù)完成后，需要對裝置進(jìn)行檢驗，以確保其正常運(yùn)行。檢驗包括功能測試、性能測試和外觀檢查等。只有在確保裝置各項功能正常后，才能將其重新投入電力系統(tǒng)。

4.分析記錄與故障匯報。在故障處理過程中，應(yīng)對故障相關(guān)信息進(jìn)行詳細(xì)記錄，包括故障發(fā)生時間、故障現(xiàn)象、故障診斷結(jié)果、修復(fù)過程等。通過對這些信息進(jìn)行分析，可以找出故障的根本原因，從而為預(yù)防類似故障的再次發(fā)生提供依據(jù)。在故障處理完成后，應(yīng)編寫故障處理報告。報告應(yīng)包括故障處理的整個過程、相關(guān)記錄和分析結(jié)果。通過報告匯報，可以讓相關(guān)部門了解故障情況，為后續(xù)工作提供參考。

6 保護(hù)裝置偶發(fā)故障優(yōu)化與改進(jìn)措施

6.1 硬件與軟件優(yōu)化

6.1.1 硬件

選用經(jīng)過嚴(yán)格篩選和測試的元器件，從源頭上保證硬件的可靠性。對于關(guān)鍵部件，如CPU、通信接口等，應(yīng)設(shè)計硬件冗余機(jī)制，確保在故障發(fā)生時能夠快速切換到備用設(shè)備。合理設(shè)計電路，降低元器件之間的電磁干擾，提高硬件整體的穩(wěn)定性。

6.1.2 軟件

增加軟件容錯機(jī)制，通過設(shè)計有效的容錯算法，能夠在軟件故障發(fā)生時及時發(fā)現(xiàn)和恢復(fù)，保證軟件的正常運(yùn)行。增加軟件測試環(huán)節(jié)，對軟件進(jìn)行全面、細(xì)致的測試，提前發(fā)現(xiàn)并修復(fù)潛在的軟件故障。同時，在軟件系統(tǒng)中，加入自診斷程序，實時監(jiān)測軟件運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常立即報警并采取相應(yīng)的處理措施。

6.2 變壓器后備保護(hù)的注意事項

為保證變壓器后備保護(hù)的有效性和可靠性，需要注意以下幾點(diǎn)：

1.選擇合適的后備保護(hù)方式。應(yīng)根據(jù)變壓器的具體運(yùn)行要求和負(fù)荷情況，選擇適合的后備保護(hù)方式。

2.定期檢查后備保護(hù)設(shè)備。在正常運(yùn)行過程中，應(yīng)定期檢查后備保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

3.定期校準(zhǔn)后備保護(hù)設(shè)備。為了保證后備保護(hù)設(shè)備的準(zhǔn)確性和可靠性，應(yīng)定期進(jìn)行校準(zhǔn)實驗。

4.注意操作安全。在進(jìn)行切斷電源操作時，應(yīng)嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行，以保證操作安全。

5.加強(qiáng)日常維護(hù)。應(yīng)加強(qiáng)對后備保護(hù)設(shè)備的日常維護(hù)，保證其正常運(yùn)行。

6.進(jìn)一步完善110 千伏、220 千伏開關(guān)拒動、誤動處置措施，規(guī)范處置斷路器異常時處置流程。

7.加強(qiáng)設(shè)備檢測，要求保護(hù)廠家加強(qiáng)設(shè)備質(zhì)量把控，避免因為保護(hù)裝置偶發(fā)性故障造成故障時斷路器無法跳閘異常事件發(fā)生。

6.3 閉鎖元件需引入跳閘位置接點(diǎn)

閉鎖元件是一種常見的電氣元件，它在電路中起到了重要的作用。它可以防止在某些情況下電路意外關(guān)閉或打開，從而保證電路的安全運(yùn)行。閉鎖元件的引入使得電路的控制更加靈活和可靠。閉鎖元件可以確保跳閘位置接點(diǎn)只能在特定條件下打開或關(guān)閉，通常用于控制電路的跳閘位置接點(diǎn)。跳閘位置接點(diǎn)是一種用于控制電路的開關(guān)，通常用于斷開或閉合。這樣可以避免因操作失誤或其他意外情況導(dǎo)致電路關(guān)閉或打開，從而保證電路的安全運(yùn)行。閉鎖元件通常包括兩個部分：閉鎖電磁鐵和閉鎖開關(guān)。閉鎖電磁鐵是一種具有電磁性質(zhì)的設(shè)備，它可以通過電流的流動產(chǎn)生磁場，從而控制閉鎖開關(guān)的狀態(tài)。閉鎖開關(guān)是一種特殊設(shè)計的開關(guān)，它只能在閉鎖電磁鐵產(chǎn)生磁場的情況下打開或關(guān)閉。當(dāng)閉鎖電磁鐵產(chǎn)生磁場時，閉鎖開關(guān)才能被操作，否則它將保持在原來的狀態(tài)。

7 結(jié)語

綜上所述，本文以后備保護(hù)動作為例，分析該變電站發(fā)生故障主要原因。研究表明，變電站主要出現(xiàn)保護(hù)裝置偶發(fā)性故障。通過跳閘位置接點(diǎn)融入閉鎖元件以及優(yōu)化硬件與軟件，從而提升變電站運(yùn)行安全性與穩(wěn)定性，具有較強(qiáng)的實用性。