华电集团中南区域电厂非电量保护投退探讨

胡波

（华电电力科学研究院中南分院湖北省武汉市430062）

摘要：分析了变压器非电量保护的作用，对华电集团中南区域非电量保护投退原则进行调研对比。提出了现阶段适用于华电集团中南区域电厂非电量保护投退原则及建议。

关键字：变压器非电量保护继电保护投退建议

1引言

电力变压器是电厂中的重要设备，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响。变压器的非电量保护是反应变压器内部故障的主保护，是保证变压器安全运行的重要保障。非电量保护主要和变压器一次设备的运行状况如油温、绕组温度、变压器油的状况相关联，所以不能通过电量的计算来确定其定值和运行方式。《220～500kV电网继电保护装置运行整定规程》和《3～110kV电网继电保护装置运行整定规程》对此没有规定，《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》仅对瓦斯保护提出了要求，其他没有规定。《电力系统继电保护及安全自动装置安全运行评价规程》对非电量保护也不予评价。本文通过分析对比中南区域各电厂非电量保护运行情况的差异，根据现行国家和行业的非电量保护装置技术标准和电厂运行的有关管理规定，针对中南区域实际情况，提出变压器非电量保护运行方式建议。

2变压器非电量保护投退探讨

变压器非电量保护主要包括气体（瓦斯）保护、压力释放保护、温度保护、油位保护、突发压力继电器保护、冷却器全停保护。由变压器厂家随变压器生产，安装在变压器本体、端子箱、汇控柜或风冷控制箱内，能监测油温、油位、油流速、油压、冷却器等变压器本体异常情况。变压器本体应装设的各种非电量保护作用和投退建议如下：

（1）瓦斯保护是变压器内部故障的主要保护元件，对变压器匝间和层间短路、铁芯故障、套管内部故障、绕组内部断线及绝缘劣化和油面下降等故障均能灵敏动作。当油浸式变压器的内部发生故障时，由于电弧将使绝缘材料分解并产生大量的气体，其强烈程度随故障的严重程度不同而不同。瓦斯保护就是利用反应气体状态的瓦斯继电器（又称气体继电器）来反映变压器内部故障的。变压器本体应装设轻瓦斯及重瓦斯保护，轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳闸。有载开关应装设重瓦斯动作于跳闸。

（2）冷却器全停保护。华电集团中南区域火力发电厂油浸式变压器（电抗器）普遍采用强迫油循环风冷对变压器（电抗器）进行冷却。冷却器内部一般为厂家成套提供，单组油泵和风扇故障，不影响其他组油泵和风扇，“冷却器全停”概率很低。发生“冷却器全停”主要为冷却器电源故障，冷却器控制器由两路厂用交流为风冷循环油泵和风扇提供电源，单路电源跳开后，自动切换至另一路电源。“冷却器全停”误动事故大多是由于运行人员将风冷备用电源误退出，工作/备用电源接触器误跳等。同时变压器在冷却器全停后，可以连续运行20~60min，运行时间足够运行人员恢复冷却器电源，从而避免由于“冷却器全停”造成机组非停。

部分发电企业将“冷却器全停”与75℃温度接点串联后，加延时继电器的方式，投入“冷却器全停”出口跳闸。此方式虽然符合规程总体要求，但一方面超过1min的时间继电器普遍偏差较大（包括微机保护装置），另一方面由于75℃温度接点为单点信号，可靠性较低，可能会造成运行人员恢复风冷电源时间不足或损坏变压器设备。

因此，建议“冷却器全停”非电量保护出口即时报警不跳闸，发生冷却器全停后，运行检修人员应在1小时内恢复冷却器运行，如不能恢复，则应手动停运变压器（电抗器）。

（3）压力释放保护，作为变压器重要的非电量保护，是靠油箱体压力释放阀的微动开关来实现的。即当油浸设备内部发生事故时，油箱内的油被汽化，产生大量气体，使油箱内部压力急剧升高，当油箱压力升高到释放阀开启压力时，其微动开关迅速闭合，同时释放阀在2ms内迅速开启，使油箱的压力很快降低，同时其微动开关迅速闭合，接通跳闸回路，断开变压器各侧断路器，可以有效防止变压器油箱的变形，甚至爆炸。压力释放阀动作后会发出“压力释放”信号，“压力释放”为单点信号，当压力释放阀发生积水、受潮或二次回路干扰等现象时，“压力释放”信号会误发，如“压力释放”投入出口跳闸，则会造成机组非停。

因此，建议“压力释放”非电量保护出口即时报警。

(4)绕组温度高变压器绕组温度为变压套管电流互感器二次电流值，经中间变换器转换为其他信号（一般为铂电阻、4～20mA信号），送至本体绕组温度表和远方监控画面，DL/T572—2010中规定绕组温度报警范围120℃～160℃，本质上是一个电流值信号变换成温度信号。绕组温度高为单点信号，由于电流互感器的变比配置、中间变换器故障、二次回路干扰等原因，“绕组温度高”信号会误发，如“绕组温度高”投入出口跳闸，则会造成机组非停。

因此，建议“绕组温度超高”非电量保护出口投信号。

（5）油面温度高

变压器有供温度计的管座，管座设在油箱顶部，并伸入油内120mm±10mm，对强油循环的变压器装设有两个测温元件，放于油箱长轴的两侧，DL/T572—2010中规定油面温度报警范围85～115℃。油面温度为单点信号，由于温度计未定期检验、本体温度表故障、二次回路干扰等原因，“油面温度高”信号会误发，如“油面温度高”投入出口跳闸，则会造成机组非停。

因此，建议“油面温度超高”非电量保护出口投信号。

3结束语:

（1）集团公司中南区域火力发电企业普遍存在非电量保护出口方式问题，且存在问题的保护数量较多，非电量出口不合理的机组台数占调研机组的75.1%。非电量保护出口设置不合理会引起保护误动，会导致机组非停或扩大事故范围，严重影响机组的安全、稳定、可靠运行。

（2）非电量保护为单点保护（重瓦斯除外），可靠性相对较低，因此保护的可靠性至关重要，非电量保护出口投退方式应规范和统一。

（3）集团公司火力发电企业的非电量保护出口不合理现象，反映部分发电企业运维人员对标准、规程和反措掌握不够全面，理解不够深入。

（4）行业标准和集团公司企业标准体系中未对非电量保护出口方式明确具体要求，也导致了部分发电企业非电量保护出口不合理问题长期存在。

（5）由于变压器结构、技术特性不同，其非电量保护的投退原则很难做到绝对的统一，遇到特殊情况，还是应该参照其省内外的经验，根据具体情况

具体对待，结合河南电网的实际情况，本文的非电量保护投退原则实际上是以防误动、保系统安全为主旨的，但并非忽视变压器本身设备安全。我们认为提高非电量保护运行维护水平，确保本地监控及远方监控的正确性，增强运维人员的责任心并提高其技术水平结合本文提出的投退原则是能够保障火力发电厂及设备的安全稳定运行的。

参考文献：（1）电力变压器运行规程.中华人民共和国电力工业部，2010，DL/T572-2010。

（2）DL／T684-2012，大型发电机变压器继电保护整定计算导则。

（3）GB／T14285-2006继电保护和安全自动装置技术规程。

作者简介

胡波,男,汉,职称：工程师,学历：本科,研究方向：继电保护,供职单位：华电电力科学研究院中南分院,供职单位所在省市：湖北省武汉市,单位邮编：430062