一起主变压器出口断路器跳闸故障分析及处理

商国敬

(大唐东北电力试验研究院有限公司，长春 130000)

一起主变压器出口断路器跳闸故障分析及处理

商国敬

(大唐东北电力试验研究院有限公司，长春 130000)

介绍某电厂主变压器出口断路器跳闸故障，从热工保护误动作、急停操作按钮误动作、发变组保护、自动装置误动作等方面分析故障原因，认为操作直流回路电缆绝缘降低，感应电压与电缆接地产生的电压叠加后电压升高造成继电器误动作，是导致使主变压器出口断路器误动作的原因，并提出了具体的防范措施。

直流系统；绝缘破坏；主变压器出口；保护动作

某电厂现有2台200 MW超高压中间再热供热式汽轮发电机组，发电机型号为QFSN3-200-2。2016年09月12日02时58分，该电厂2号发电机组主变压器出口开关(2002断路器)分闸，灭磁开关未分闸，发电机甩负荷至9 MW，机组自带厂用电。03时36分，破坏真空打闸停机。经检查，因电缆绝缘局部受损伤导致直流跳闸回路电缆绝缘降低，当回路电缆有绝缘降低或接地时的感应电压与电缆接地产生的电压叠加后电压升高会造成继电器误动作，故造成主变压器出口断路器跳闸。此类故障在现代发电厂中极容易发生，最大的危害就是导致保护和断路器误动作等[1]。加强直流系统的管理，对保护回路的电缆绝缘要加强监控对于防止类似事故发生具有重要意义[2]。

1 故障经过

2016年09月12日02时58分，该电厂2号发电机组主变压器出口开关(2002断路器)分闸，灭磁开关未分闸，发电机甩负荷至9 MW，机组自带厂用电。03时36分，破坏真空打闸停机。9月13日20时43分机组重新并网。

该厂2号机组A级检修后于9月11日10时40分启动并网。9月12日02时40分机组负荷90 MW，主蒸汽压力7.56 MPa。

02时58分2号机组负荷从90 MW瞬间降至9 MW，检查画面确认：主蒸汽阀门未关闭， 2号发电机出口开关分闸，灭磁开关未分闸，厂用电未倒换，机组自带厂用电运行。03时36分2号机组破坏真空打闸停机，手动断开发电机灭磁开关，厂用电自动倒换至0号高备变供电。机组停运后，生产技术人员现场分析2号主变压器出口断路器跳闸原因。

9月13日20时43分，2号机组重新并网。

2 原因分析

2号主变压器开关跳闸后未发任何保护跳闸信号。检查直流系统有一接地报警。根据能够引起开关跳闸的原因逐步进行检查、分析和确认[3]。

2.1 热工保护误动作跳出口断路器的分析

a. 程跳逆功率。程跳逆功率保护出口回路中热工ETS主汽门常闭接点串联逆功率常开接点，保护动作后延时1 s出口程跳逆功率，动作出口断路器。经实际检查均无记录和报文，此项排除。

b. 发电机断水保护。热工断水保护出口动作后延时30 s后动作于出口断路器。检查此项无报文和动作记录，此项排除。

2.2 操作面板发电机急停按钮误动分析

发电机急停按钮有误动作的可能性，因为急停按钮在起机前都要做传动试验，试验后由于按钮卡涩触点处在似接非接的状态，再由于外力的作用使触点瞬间接通，误动作出口断路器，但经过排查2号机组急停按钮按压行程自由顺畅，无卡涩现象，因而排除。

2.3 发变组保护、自动装置误动作跳出口断路器的分析

a. 逆功率保护。发变组逆功率延时90 s后动作于出口断路器。2002开关跳闸后，经查此项无报文和动作记录，此项排除。

b. 发变组自动装置。对失灵保护装置、振荡解列装置、安全稳定控制装置进行检查，均没有动作记录和报文，此项排除。

c. 励磁系统。励磁系统灭磁开关转换接点(常闭)，动作后跳出口断路器。经查灭磁开关转换接点可靠，无触点接触不良的可能，此项排除。

d. 检查直流在线监测装置有接地报警，但装置无交流混入直流告警。检查发变组保护操作回路发现2号发变组第二组操作直流跳闸回路235电缆负接地电压为-60 V。用摇表测试线芯绝缘为0.008 MΩ，用万用表测试线芯绝缘为12 kΩ。并且发现该电缆在构造上无金属铠防护、无内衬铜屏蔽层，并与动力电缆同层敷设。检查机组大修期间试验记录此回路绝缘电阻测试值(4.42 MΩ)均合格。 故障回路电缆在构造上无金属铠防护、无内衬铜屏蔽层，并且此电缆与动力电缆同层敷设，对于无任何防护的控制电缆来自外部的电磁干扰会非常明显，其干扰电压较大，当电缆绝缘降低或接地后，接地点在反复接地的过程中使回路存在容性电磁特性，即充电、放电现象，此时的感应电压与电缆接地产生的电压叠加后达到断路器跳闸接触器线圈动作电压(最低动作电压为122 V)，从而造成2号主变压器出口断路器跳闸[4]。

e. 非全相回路检查。发现2号机出口断路器使用断路器本体非全相回路和保护装置非全相回路，而就地非全相回路的动作情况是无法进行监视的。

经检查，操作直流跳闸回路235是从失灵保护屏至发变组保护屏的联络电缆，长约400 m，且电缆无金属铠防护、无内衬铜屏蔽层，受干扰电压影响较大。因电缆绝缘局部受损伤导致直流跳闸回路235电缆绝缘降低，当回路中电缆有绝缘降低或接地时的感应电压与电缆接地产生的电压叠加后电压升高会造成继电器误动作，故造成2号主变压器出口断路器跳闸。

3 防范措施及建议

a. 将2号发变组保护装置的电缆全面进行更换，以彻底消除隐患.同时举一反三，对其它影响机组安全稳定运行的电缆进行排查，如交流采样电缆等，制定计划，对类似无钢铠防护、无铜屏蔽层的控制电缆逐步改造为KVVP22型或KVVPF22型控制电缆，以消除控制电缆受外力而导致的绝缘受损和同行敷设动力电缆对控制电缆的干扰，并将控制电缆屏蔽层接入到专用接地铜排上。

b. 加强直流系统的管理，定期对直流系统进行检测，重点测量正、负极对地电压及有无交流电窜入直流系统；并对直流系统绝缘在线监测装置进行升级改造，建议增加交流窜入直流系统的报警功能[5]。

c. 对保护回路的电缆绝缘要加强监控。建议对停运较长时间的机组在启动前对重要保护的回路电缆进行绝缘检查和测试[6]。

4 结束语

通过该起主变压器出口断路器跳闸故障的处理，希望现场运行、检修人员对类似问题引起高度重视，工作过程中遵守相关规程、规范及反事故措施工作标准；在现场进行检修、基建工作过程中，发现直流系统存在缺陷问题必须及时处理；运行中加强直流系统的管理，定期对直流系统进行检测，避免类似事件的发生[7]。

[1] 舒逸石, 魏 民,马 勇.500 kV主变保护失灵回路分析[J].电力系统保护与控制, 2011,39(3):134-136.

[2] 罗道军,高新志,宋国涛.220 kV主变磁屏蔽故障的处理[J].变压器,2009,46(2):70-71.

[3] 戴志辉,王增平.继电保护可靠性研究综述[J].电力系统保护与控制,2010,38(15):161-167.

[4] 陈争光，詹荣荣，李岩军，等.分布式电源系统继电保护装置检测技术的研究[J].电网技术,2015，39(4)：1115-1120.

[5] 叶远波，孙月琴，黄太贵.继电保护相关二次回路的在线状态检测技术[J].电力系统自动化,2014，38(23)：108-113.

[6] 韩辰龙,张岩坡，徐红元，等.高压断路器操作箱防跳回路功能异常分析[J].河北电力技术,2016，35(S0)：33-35.

[7] 李 卓，张晏铭.220 kV变电站主变压器冲击合闸异常分析[J].河北电力技术,2016，35(S0)：39-40.

Fault Analysis and Treatment of Breaker Tripping at Main Transformer Voltage Outlet

Shang Guojing

(Datang Northeast Electric Power Test & Research Institute Co.Ltd.,Changchun 130000，China)

This paper introduces the the circuit breaker tripping fault of main transformer in a power plant,anlyzes the causes from the thermal protection,emergency stop button,the maloperation of generator transformer protection and automatic device malfunction and convenient,and considers that DC circuit cable insulation reduce,and the voltage superposition from induced voltage and the voltage from the grounding cable,thrn the circuit breaker misoperation,leading to the breaker tripping of main transformer outlet,and puts forward some concrete countermeasures.

DC system;insulation damage;main transformer outlet;protection action

2017-06-09

商国敬(1989-),男，工程师，主要从事电力系统继电保护工作。

TM77

B

1001-9898(2017)06-0060-03

本文责任编辑：王丽斌