110kV变电站主变故障的诊断与处理分析

摘要： 随着我国城市化建设步伐的不断加快，电网应用质量开始引起诸多领域的关注，尤其是110kv变电站，直接承接了单位社会成员生活、工业、公共设施等供电任务。在变电站之中，变压器主导地位异常深刻，只有将其内部隐藏的故障问题调试完毕，才能进一步维持城市电网运营的安全可靠地位，为今后居民生活质量大幅度提升提供了坚实保障。本文从变电站主要变压器（以下简称“主变”）的保护说起，简要介绍了几种较为常见的变电站主变故障、成因及故障处理方法，并结合某变电站运行过程中发生的一起主变故障深入解析故障处理思路，以供同行参考。

Abstract： With the accelerated pace of urbanization in China， grid application quality has began to attract more attention in many fields， especially in 110kV substation， which directly undertakes the power supply task of life， industry， public facilities of social unit members. In the substation， the transformer's dominant position is very profound， so only the faults hidden in its internal are debugged， safe and reliable position of the city power grid operation can be further maintained， in order to provide a solid guarantee for greatly enhancing the life quality of residents. This paper starts from the main transformer substation protection， briefly introduces several common faults of main transformers， causes and troubleshooting methods， and combines with the main transformer fault occurring in the process of a substation operation to in-depth analyze the fault handling methods， so as to provide references for peers.

P键词： 110kV；变电站；主变故障；诊断处理

Key words： 110kV；substation；main transformer fault；diagnosis and treatment

中图分类号：TM407 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）07-0087-02

0 引言

变电站的运行具有非常强的综合性，包含了许多高技术性的设备，同时也是保证电力网络正常工作的重要组成部分。其中变电站的主变压器是整个变电站的核心，主变的安全运行与否直接决定一个变电站能否正常工作。因此，在变电站中对主变进行各种各样的保护，以保证其安全运行，但是在众多的变电站中也会出现一些故障。文章从变电站主变的保护说起，简要介绍了几种较为常见的变电站主变故障、成因及故障处理方法，并结合某变电站运行过程中发生的一起主变故障深入解析故障处理思路，以供同行参考。

1 110kV变电站主变故障类型及成因

一般来说，变电站主要变压器都会装配具有实时监测与保护功能的主变保护装置，以确保主变设备安全运行。在现实环境中，有许多外界因素或者变电站内运行化境的变化会造成主变设备出故障，并可能对整个供电系统的安全运行状态造成严重威胁，比如造成供电系统瓦解。目前已有几个较为常见的故障类型，如主变绝缘故障，主变故障引起的主变跳闸，后备保护动作引起的主变跳闸，装置误动引起的主变跳闸等。

1.1 主变故障使主变跳闸

1.1.1 瓦斯保护动作 瓦斯保护是通过检测变压器内部某些变压器故障分解或产生的气体来运行的。变压器内部元件短路会使内部温度和热量突然大幅升高，进而导致变压器油被分解并引起瓦斯保护动作。假设故障点在铁芯内，则会造成变压器内油面降低或油泄漏，如果不及时处理，会导致变压器喷油、着火，甚至引发爆炸事故。另外，当气体积聚在继电器中久未挥发，或者当变压器有载分接开关油面下降时，都会造成重瓦斯保护动作。

1.1.2 差动保护动作 对两端电流互感器之间的故障进行保护，即为“差动保护”。当差动电流在变压器内稳定运行时，其电流值为零值，但是一旦两端电流互感之间的电流矢量差达到了预设的上限，差动保护装置就会自动断开故障点的电源电流，这个过程即为“差动保护动作”。通常情况下，当电流互感器内部的一次设备突然发生短路、瓷件闪络或击穿时，差动保护就会动作。

1.2 后备保护动作使主变跳闸 目前常见的后备保护动作的工况，除了单侧后备保护动作，就是三相同时动作。主要变压器三侧中的一相过流会导致单侧后备保护动作，并由此造成越级跳闸、开关误动、母线故障或母线差动保护拒动等单侧跳闸事故。要分析单侧跳闸的原因，首先要对二次侧和一次设备进行故障诊断，再针对故障诊断结果采取有效的调整措施。如果三侧均在统一时间内过流，每一侧对应的开关就会在同一时间跳闸。相对单侧跳闸原因来说，三相开关跳闸的原因比较容易判断，跳闸原因通常是变压器主变内部开关拒动，如主变中低压侧后备保护范围内短路而后备保护拒动或者开关拒动、主变主保护范围内短路而主保护却拒动以及主变电源侧母线故障而母差保护拒动三种。

2 110kV变电站主变故障诊断及故障调试方法

2.1 故障诊断方法 技术人员想要更加清晰透彻地观察验证变电器故障类型，就必须透过变压器实际运行结果和异常状况等层面，作出综合性考察论证。关于该类环节细致性的诊断方式可以细化为：首先，预防性电气实验，其主张运用实验监测等途径，进行变压器可能引发的一切故障预防控制，任务核心点限定在油中溶解气体色谱验证解析、绕组直流和绝缘电阻吸收比、绝缘油实验等项目之上。其次，特征气体对比校验法。实质上就是配合变压器油内部不同类型特征气体进行相关故障类型认证，这部分气体类型主要包括CN4、C2H6、C2H4、C2H2、H2、CO、CO2等。必要情况下，技术人员还可将当中指导地位较为深刻的气体提炼出来，演算出组分比值并加以故障类型判定，如IEC三、四比值法等。最后，人工智能分析方式。顾名思义，便是联合计算机、人工智能技术和相关专家实践经验等，进行人类思维体系模拟操作，使得变压器当下运行状态、遗留故障类型等得到灵活的检验提炼，确保当下能够联合最新技术手段予以检修调试。关于这部分检验诊断模式可细分为模糊诊断、神经网络分析、免疫演算、专家系统等。需要额外加以强调的是，变压器故障诊断包括定期和连续监控两类诊断方式。其中前者偏重于功能性检验对比，通常要求在变压器新装或是检修过后布置拓展，如预防性电气试验。至于连续监控则倾向于在线监测形式，在运行诊断中的指导地位极为深刻，如今包括智能变电站等都必须依靠在线监测技术。关于110kV变电站主变故障在线监测的内容复杂深入，如油中溶气、油性能指标、铁芯在线监测电流等。

2.2 故障调试方法 所谓故障调试，其实就是在诊断结果辅助之下进行变电站主变故障问题削减或是消除的行为模式，包括现场维护和系统化检修两类途径。如在面对变压器过热状况时，发现根源是过负荷现象，当下第一要务便是降低既有负荷，一旦说环境温度已然超出40摄氏度，则必须快速采取负荷降低和散热能效强化同步处置方案。当已有设备维护和障碍消除方案难以奏效时，则必须针对特定设备予以全面化检修，以往传统计划检修方式可分为大规模维修和小规模维修，前者主张配合吊芯加以检验调试，而小规模维修则不需要M行设备拆解。可这类计划检修模式必然存在严重的局限性，有关监测技术不够先进完善、检修盲目性问题广泛分布。如今我国监测技术实力的不断提升，尤其是在线监测技术已然得到广泛普及应用，使得一类依照变压器工作状况进行综合评估的检修方案――状态检修，应运而生，因为其能够换取较为可观的经济效益，因此随后得到社会大众的广泛认可。

3 110kV变电站主变故障诊断案例

下文将以某城东变电站运行中发生的主变短路故障进行具体解析，继而按照上述故障处理思路对该短路故障提出具体的故障处理措施，以供同行参考。

3.1 工况 2013年9月某天，110kV某城东变电站电厂并网线815开关“过流保护动作，Ic=12.8A”，并网线与电网解列。发现300开关每间隔约8秒储能完成后“偷合”，连续跳合10次；301“偷合”4次，手动分闸4次。该站一次接线如图1所示。现场发现302开关柜已被大火完全烧毁，其后柜门#2主变母线进线室开关C相上静触头金属隔板处有短路烧蚀孔洞。主变试验及吊芯检查，B相高、中线圈层间烧毁、扭曲，线圈托板、垫块脱落，A、C相中压线圈遭受短路电动力冲击已严重错位变形。

3.2 故障诊断与故障处理技术措施 事故发生后，查看开关故障部位、分析SOE报文及微机保护动作信号，该故障首先由302开关C相上静触头盒处绝缘击穿引发，后贯通相邻B、C相引起三相短路所致。

开关柜内安装开关防跳跃继电器（如图2中K0继电器），其作用：当开关在合闸状态时，开关常开辅助接点闭合，此时如同时出现手合/遥合、重合闸脉冲或通过二次控制电缆给开关柜合闸回路开入正电，将启动K0线圈动作，与其线圈相连的K0常开辅助接点实现自保持，使得与合闸线圈HQ相连的常闭接点K0断开，开关不能合闸，实现了防跳跃功能。

3.3 故障处理后的建议

①变压器主变开关柜内装配者许多元件，同类型的元件各个厂家会有不同的定价。招标技术协议中引用的国标、电力行标较多，国标低于行标，为了降低生产成本，许多厂家都执行国标，变电站应该根据供电要求选择合适的产品。另外，与厂家签订技术协议时，应该在协议别注明内部元件的生产厂家，以免供货商钻技术协议的“空子”打球。②相对于一次回路来说，二次回路中的元件接线复杂，点多面广，设计和安装调试时容易出现缺陷或隐患，变电站在对二次回路进行安装调试、验收和交接试验等环节严加管理，及时消除事故隐患，全力确保电网安全稳定地投运。

4 结语

综上所述，现如今我国电网整体供电可靠效率已经提升至99%，但是和西方发达国家相比还是存在诸多不足问题的，证明我国供电可靠性能够被挖掘的潜力还有许多，今后长期奋斗的目标，便是结合最新技术设施和实践经验使变压器故障诊断和维修调试水准上升至更高等级。笔者在此提供的意见着实有限，希望能够为相关技术操作人员提供些许启示性功效。

参考文献：

[1]李靖.110kV变电站主变故障分析[J].河北工程技术高等专科学校学报，2010，18（02）：89-95.

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[3]罗恩情.110kV变电站备用电源自动投入控制策略研究[J].中国高新技术企业，2016，19（01）：83-101.