解决京包线牵引变电所主变压器备自投故障

王永庆

[摘 要]针对京包线牵引变电所因一起设备缺陷导致的主变压器备自投失败故障，从理论分析和实际接线两方面对微机保护装置进行了较详细的分析，最终找出原因所在，并解决了主变压器备自投失败故障，提高了京包线供电可靠性。

[关键词]主变压器 备自投失败 微机保护 供电可靠

中图分类号：TM922 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）02-0109-02

引言

京包线是我国蒙煤外运的主通道，自2009年5月电气化开通以来，呼和浩特铁路局管内的牵引变电设备一直运行稳定，为铁路运输畅通提供了有力保障。但2014年7月发生在京包线美岱召牵引变电所的主变压器备自投故障，影响了供电的可靠性，下面就此故障作专门介绍和分析。

1 故障现象及危害

京包线美岱召牵引变电所是三相v/v接线的牵引变电所，所内两路220KV进线、两台主变压器互为备用，采用双T型主接线，如图1所示。故障发生前所内运行方式为双进线+1#主变压器运行，主变压器备自投处于投入状态。主变压器备自投装置采用的是国产DK3582A型微机保护装置，主变压器本体保护装置采用的是国产DK3532A型微机保护装置。

2014年7月7日06时31分，内蒙古美岱召地区雷雨交加，美岱召牵引变电所1#主变压器压力释放保护跳闸，跳闸后主变压器备自投装置未启动；6时35分，电调远动操作闭合102断路器、202A断路器、202B断路器， 2#主变压器投入运行，所内送电成功。

事后段变电检修车间要令对故障现场进行了检查，发现1#主变压器压力释放阀的指示杆缺少防雨帽，且压力释放保护指示杆与周围阀体留有细小间隙，具有一定的活动行程。在雷雨天气时，雨水沿压力释放阀指示杆间隙渗入到其内部，造成阀内动作继电器的接点X1-11与X1-13导通，引起了主变压

器的压力释放保护误动作。

这起故障中，1#主变压器压力释放保护动作后，根据备自投动作逻辑，本应由2#主变压器自动投入运行，但却备自投失败，造成了中断全所供电的故障，给铁路运输带来较大干扰。

2 主变压器备自投故障原因分析

2.1 主变压器备自投动作逻辑

当运行方式为：双进线+1#主变压器时

（1）若主变压器备自投成功，首先要达到初始条件。备自投充电完毕且满足：断路器101、102进线均有压， 断路器101、104、103、201A、201B 、隔离开关1011、1021均在合位，断路器102、202A、202B均在分位，备自投投入开关处于投入位置。

（2）备自投动作过程。当1#主变压器故障时，主变压器本体保护装置跳断路器101、201A、201B，并提供给备自投装置启动信号，备自投装置确认分开后等待延时，然后依次合断路器102、202A、202B，确认合闸完成后发“1#主变压器故障启动自投”、“备自投成功”，运行方式转换为：双进线+1#主变压器-->双进线+2#主变压器。

（3）若备自投装置检测到开关的位置信号不对应，则6秒后会使备自投装置自动放电，从而造成“备自投未启动”。若某一开关在备自投动作过程中按设定时间未达预定位置，则发备自投失败信号。

2.2 主变压器备自投未启动原因

（1）美岱召牵引变电所1#主变压器故障时，对保护装置记录的跳闸报文列表，如表1所示：

表1 1#主变压器故障时的跳闸报文

跳闸时刻 报文内容

06时31分39秒798毫秒 201A断路器分闸

06时31分39秒826毫秒 101断路器分闸

06时31分53秒951毫秒 1#主变压器故障信号发出

06时31分53秒995毫秒 201B断路器分闸

（2）通过查看报文，可见：

06时31分39秒798毫秒、826毫秒，备自投装置分别检测到201A和101断路器位置状态由合到分，表明这两个断路器已经跳开；此时低压侧另一相断路器201B还未跳闸，备自投装置也未检测到‘1#牵引变故障的启动信号（由主变压器本体保护装置动作之后，通过硬接点方式传给备自投装置）。

在31分45秒966毫秒（根据备自投动作逻辑、备自投开关不对应放电时间定值为6秒），备自投装置因为检测到断路器101、201A的位置状态为分位、与‘双进线+1号主变压器运行方式下的开关位置状态不对应而延时放电。

31分53秒951毫秒，备自投装置才检测到‘1#主变压器故障信号，但此时备自投装置因已放电无法启动。

综上分析，主变压器备自投未启动的原因为主变压器压力释放动作时，主变压器本体保护装置最初只跳开201A和101断路器，并未提供给备自投装置启动信号（此信号为滞后发出），经过放电延时之后，备自投放电退出。

2.3 主变压器备自投启动信号滞后发出原因

主变压器本体保护装置最初为何只跳开断路器101、201A，而断路器201B跳闸和备自投启动信号却滞后发出呢？

首先，看主变压器本体保护原理图（如图2所示），在图2中1#主变压器压力释放动作之后，正电导通进入主变压器本体保护装置，出口继电器1CKJ、2CKJ和信号继电器31XJ、32XJ受电动作。

这几个继电器的接点示意图及作用如图3所示，

1CKJ的接点1和接点2分别用于跳101和201A断路器；2CKJ1用于跳201B断路器，2CKJ2用于给备自投启动信号，后台的‘1#主变压器故障报文即为此接点发出；31XJ1用于点亮面板指示灯；32XJ1用于给测控装置信号采集，后台的‘1#主变压器压力释放信号即为此接点发出。

根据现场201A和101断路器先跳闸，备自投启动信号和测控装置信号滞后发出的现象，分析原因为：1#主变压器压力释放动作之后，最开始压力释放接点不是一直处于闭合状态，而是存在抖动现象，且1CKJ、2CKJ、31XJ、32XJ的动作时间有差异，并不是完全同步，从而形成1CKJ先动作，2CKJ、31XJ、32XJ还未来得及动作，压力释放接点就返回的情况。造成故障前期101、201A先跳闸，而201B跳闸、备自投启动信号、测控装置信号滞后的情况。之后压力释放接点稳定闭合，2CKJ、31XJ、32XJ动作，继而201B跳闸、备自投启动信号和测控装置信号相继发出。

综上分析，可见在故障初期压力释放阀内接点因雨水渗入存在抖动现象，再加上主变压器本体保护装置各个继电器的动作时间存在差异，所以造成1CKJ先动作，2CKJ、31XJ、32XJ后动作的情况，最终导致了主变压器本体保护跳闸而备自投未能启动。

3 解决措施

通过上述分析，建议保护装置厂家对该型号的主变压器本体保护板进行了改进，经厂家改进后的本体保护板如图4所示。以压力释放为例说明，主变压器压力释放接点先启动2J继电器，再由2J的接点去启动跳闸继电器1CKJ、2CKJ和信号继电器21XJ、22XJ；出口继电器用于跳闸，信号继电器用于启动备自投和测控装置信号采集。按照新本体保护板的原理，只要2J动作，就可以确保其他继电器也能动作，从而避免了因压力释放接点抖动发生只跳闸但备自投不启动的情况。

2014年7月11日，段变电检修车间将美岱召牵引变电所主变压器压力释放阀的指示杆安装了防雨帽。7月21日将美岱召牵引变电所主变压器微机保护装置的主变压器本体保护板进行了更换，并于8月1日进行了主变压器备自投试验，经试验保护装置动作可靠、试验成功。

4 结束语

虽然此次主变压器的备自投故障是由其压力释

放的误动作引起，但通过深入细致的分析，最终找到了微机保护装置需要改进的措施。可见，针对微机保护技术具有技术含量高、结构复杂的特点，运营维护的技术人员必须加强学习研究、充分掌握该领域的技术，为提高牵引供电可靠性而不懈努力。

参考文献

[1] 乔卫东.继电保护（第六册）.北京.中国电力出版社.2007：299-310.

[2] 陈英涛.继电保护与综合自动化系统.北京.化学工业出版社.2007：75-82.