换流变非电气量保护误动原因分析及解决措施

换流变非电气量保护误动原因分析及解决措施

吴剑波向权王抗

吴剑波向权王抗

（国网湖北省电力有限公司直流运检公司湖北宜昌443000）

摘要：换流变压器非电量保护类型众多，运行中多次出现非电量保护误动的情况，引起多次超高压直流输电系统非计划停运。本文介绍了在运换流变压器非电量保护配置情况，指出了非电量保护误动的原因，提出加强非电量保护继电器的维护、合理地设置非电量保护的动作后果和修改非电量保护的动作逻辑，避免非电量保护误动，提高直流输电系统的运行可靠性。

关键词：换流变；非电量保护误动；原因分析；解决措施

1概述

作为直流输电系统中的核心设备，换流变压器的可靠运行，关系到直流系统的安全稳定。与常规交流变压器相比，换流变压器结构复杂，容量大，阀侧套管、有载调压装置等附件包含多种非电量保护，且保护动作后果均会导致超高压直流输电系统非计划停运。运行中，已多次出现因本体或附件的非电量保护误动引起的非计划停运。本文对换流站换流变压器非电量保护误动的原因进行了分析和总结，提出了避免非电量保护误动的措施和建议。

2非电量保护误动原因分析

换流变压器非电量保护频繁误动的原因，可归纳为三类，主要有：继电器设计有误，密封工艺不佳，运行中进水受潮导致二次端子绝缘降低，保护动作；换流变压器非电量保护动作后果设置不合理，非电量保护跳闸接点较多，且单一接点动作后就会导致直流系统非计划停运；部分非电量保护逻辑设置不合理，缺乏防止误动的措施，保护动作可靠性不高。

3非电量保护误动解决措施

国家电网公司系统内在运换流站中，换流变压器非电量保护的动作逻辑由外方编制，单一接点动作就会导致保护出口，直流系统闭锁。非电量保护逻辑的不合理，也大大增加了保护误动的可能性。以换流变压器瓦斯保护和套管SF6气体密度监测保护为例，说明外方在保护逻辑设置上的不合理，并给出了修改建议。

3.1瓦斯保护逻辑分析及修改建议

换流变压器网侧套管、阀侧套管和有载调压开关部位的瓦斯继电器（编号为1.2～1.6，共5只）保护有两种，分别为轻瓦斯报警和重瓦斯跳闸。其中轻瓦斯报警定值设置为气体累积250ml，重瓦斯跳闸定值设置为气体累积300ml。

该类型瓦斯继电器的动作原理为，当套管和有载调压开关部位的设备产气，瓦斯继电器内累积气体，内部油位下降后，上浮球下降触发接点导致轻瓦斯报警；如气体继续增多油位继续下降，下浮球下降后触发重瓦斯跳闸接点，重瓦斯动作跳闸。根据瓦斯保护动作原理和保护定值的设置，重瓦斯动作应该发生在轻瓦斯动作之后。而外方在瓦斯保护逻辑设置中，重瓦斯保护单副接点导通动作，保护就会出口，导致直流系统闭锁。外方的设计增大了保护误动作的可能，降低了直流系统设备的运行可靠性。

为降低保护误动作的可能，有如下两种修改建议。

1）将编号1.2～1.6的瓦斯继电器的轻瓦斯动作和重瓦斯动作的信号取和后，再启动跳闸信号；编号1.2～1.6的瓦斯继电器的重瓦斯动作后果修改为报警，而不为跳闸。

采用该修改建议，单套接点故障后不会跳闸，保护误动的可能性大大降低。即使轻瓦斯保护接点故障，换流变跳闸信号无法发出，但重瓦斯保护仍有报警信号输出，瓦斯继电器不会失去作用。且本体重瓦斯没有修改，油流速度超过1m/s时仍会出现保护跳闸信号，设备故障时也可以迅速切除。

2）将编号1.2～1.6的瓦斯继电器的轻瓦斯动作和重瓦斯动作的后果均修改为报警，取消跳闸。

采用第二种修改建议，瓦斯保护不会误动；本体重瓦斯没有修改，油流速度超过1m/s时仍会出现保护跳闸信号，可以及时切除故障设备。

上面两种修改建议，都可以降低保护误动可能性，同时符合DL/T684—1999《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》的规定。

3.2阀侧套管SF6密度监测逻辑分析及修改建议

以宜都站为例，宜都站直流母线PT和换流变压器阀侧套管均为SF6绝缘设备，带有监测SF6气体压力（密度）的传感器，当SF6气体压力下降到一定值时，传感器接点动作，监控系统给出压力低告警和压力低跳闸信号。表3给出了两种设备的SF6密度监测保护定值。

从保护原理来看，当SF6压力降低时，正常情况下，监控系统首先发压力低报警信号，如果SF6气体压力继续降低得到跳闸动作定值，保护动作导致直流系统闭锁。跳闸动作信号应该在报警信号后出现。

表1直流母线PT、阀侧套管SF6压力保护定值

经核对外方保护逻辑，宜都站直流极母线PT（WP-U1）的SF6气体密度监视跳闸告警信号采用SF6气体密度跳闸信号和SF6气体密度II段报警取“和”后再送至控制保护主机PCP.MC1中出口跳闸。采取这样的保护逻辑，确保只有在母线PT的SF6压力确实低到跳闸值后才出口跳闸，可以避免SF6气体密度监视继电器跳闸接点故障后导致的保护误动，直流系统闭锁。

而在外方设计的换流变压器阀侧套管SF6气体密度监视保护逻辑中，SF6气体密度监视跳闸信号直接传至极控制主机PCP.MC1的动作矩阵。一旦换流变压器阀侧套管SF6气体密度监视跳闸接点出现异常（接点粘连），就会出现保护误动，直流系统闭锁事故。

宜都站直流极母线PT的SF6气体压力保护由于采用压力低II段报警和压力低III段信号取和后跳闸的设置，大大降低了保护误动的可能性。而宜都站换流变套管SF6压力保护，采用压力低III段直接出口跳闸的设置，单套接点动作就会导致直流系统跳闸，增大了保护误动的可能性，降低了直流系统运行可靠性。

对于同样原理的两种设备，保护逻辑却不相同，因此修改保护动作逻辑后，可以避免保护误动的发生。

针对宜都站阀侧套管SF6密度监测逻辑，提出下列两种修改建议。

1）按照“三取二”的思路来修改保护设置，即先将套管SF6气体压力低I段报警和压力低II段报警取“或”，再与套管SF6压力低III段信号取“和”后，输出跳闸信号。

2）采用宜都站母线PT的SF6压力保护的设置方式，将换流变套管SF6压力低III段信号和压力低II段报警信号取“和”后，输出跳闸信号。

这两种修改，都可以降低保护误动的可能性，提高直流系统的运行可靠性。

采用第一种修改，即使SF6密度继电器的两副报警接点有一副故障，仍然可以给出报警信号和跳闸信号。采用第二种修改，在压力低报警II段接点故障后，将无法给出跳闸信号。第一种修改的保护拒动性比第二种修改好。

4运行维护建议

换流变压器本体非电量保护类型众多，加强非电量保护继电器的维护，合理地设置非电量保护的动作后果和修改非电量保护的动作逻辑，可以避免非电量保护误动，减少直流系统非计划停运次数，提高运行的可靠性。

1）加强对保护装置、二次回路的检查，采取有效措施防止装置、二次回路进水受潮，确保设备运行环境和状态良好；规范非电量保护装置及二次回路的检修管理，制定标准化的作业指导书，指导检修工作。

2）加强对非电量保护逻辑的分析工作，查找设置不合理的保护逻辑，并进行保护逻辑的修改。

3）梳理作用于跳闸的非电量保护，针对动作后果设置不当的保护，修改相应的保护设置。

参考文献：

[1]喻新强国家电网公司直流输电系统可靠性统计与分析[J]电网技术2009，33（12）1-7

[2]喻新强2003年以来国家电网公司直流输电系统运行情况总结[J]电网技术，2005，29（20）：41-46

[3]王晓宁，李鹏，李光范，葛南高压直流工程一次设备可靠性评估[J]陕西电力2007，35（8）：12-15

[4]换流变、平波电抗器设备说明书ABB公司

[5]GB10230-1988《有载调压开关》

作者简介：

吴剑波（1983-），男，高级工程师，从事换流站运维检修工作。

向权（1983-），男，高级工程师，从事换流站运维检修工作。

王抗（1982-），男，高级工程师，从事换流站运维检修工作。