一起500 kV油浸式电抗器误发油位异常信号分析与处理

为了确保电抗器(变压器)安全可靠运行，需要油位异常报警、温度异常报警、压力释放报警、瓦斯报警(或跳闸)等二次回路实现对电抗器(变压器)各状态量的实时监测和控制[1-4]。二次回路发生直流接地，将可能导致信号装置、继电保护和控制装置拒动或误动，也可能导致直流系统发生正负极短路等严重后果[5-8]。一旦存在二次回路报警(或跳闸)或二次回路发生直流接地的情况，必须迅速查明故障原因并及时处理。

1 设备及故障情况

某500 kV变电站500 kV山沥5366线电抗器生产厂家为西安西电变压器有限责任公司，产品型号为BKD-40000/500，生产日期为2007年11月，投运日期为2008年4月。自2016年6月1日以来，站内运维人员报告站内数次发生I段母线直流正接地故障时，该电抗器均发生后台误报油位异常的情况。以2016年6月1日该站发生的Ⅰ段母线直流正接地的情况为例，其后台报文中“山沥5366线电抗器本体油位异常”信号的发生与复归与Ⅰ段母线正接地的发生与复归高度吻合。

2 原因分析

技术人员对该电抗器的二次信号回路进行排查。首先查阅该电抗器的图纸和铭牌，其设计图纸上电抗器本体油位计的辅助节点如图1所示。

本体端子箱铭牌上的节点号与设计图一致，即1-2节点为油位高报警节点、3-4节点为油位低报警节点。同时对比铭牌可以发现辅助开关的1节点接至35号端子、2节点接至36号端子、3节点接至37号端子、4节点接至38号端子。

图1 油位计辅助节点设计

检查电抗器本体端子箱内的油位异常回路接线，如图2所示。可以看出，本体端子箱内各端子与铭牌上的设计接线一致。

图2 本体端子箱实际接线

电抗器三相油位异常报警信号回路在电抗器总控制箱的接线如图3所示。根据图3可以看出电抗器总控箱中81、83、85、87、89、91端子与直流正端701短接，82、84、86、88、90、92端子与零电位951短接。

图3 总控制箱油位异常接线

根据上述接线方式，电抗器三相油位异常报警的原理如图4所示。可以看出电抗器在本体端子箱中可以分相发出油位高、油位低报警，但是在总控箱中由于三相油位高报警、油位低报警的所有正端短接、所有负端短接，所以后台只能显示一个总的油位异常信号。

图4 电抗器三相油位异常报警信号回路

技术人员怀疑该电抗器的油位异常信号回路电缆存在绝缘强度不合格导致误发报警信号，决定对该电抗器三油位异常报警信号回路共12根电缆(即各相的本体控制箱35-油位计1、36-油位计2、37-油位计3、38-油位计4)进行绝缘电阻测试。当测试到C相本体端子箱38号端子至C相油位计4号接线端子之间的电缆(按照设计属于C相低油位报警信号回路)时发现测试电压无法正常加压，证明该电缆存在接地情况。随即拆开C油位计的二次接线盒，其接线情况如图5(a)所示；考虑到B、A相本体端子箱38号端子至对应油位计4号端子的电缆绝缘电阻正常，而三相本体端子箱38号端子接线形式一致，检修人员同时拆开B、A相油位计二次接线盒，其接线情况如图5(b)、(c)所示。

(a)C相 (b)B相 (c)A相
图5 电抗器三相油位计二次接线盒接线

同时电抗器本体油位计二次接线盒上标注的辅助节点实际结构如图6(a)所示，其等效示意图如图6(b)所示。

(a)辅助节点实际结构(b)辅助节点示意图
图6 油位计辅助节点实际结构及示意图

结合图5和图6可以看出，电抗器A、B相油位计的4号端子并未接线，而C相的4号端子接有电缆，由于4号端子基座接地(4号端子底座通过一根短的电缆接地)，因此该电缆接地。同时对比图6和图1可以看出，厂家设计的油位计辅助节点结构和实际使用的油位计辅助节点结构不同，而本体端子箱和电抗器总控制箱内实际接线仍然按照原来的设计施工。综合以上两点，由于厂家实际使用的油位计辅助开关的结构和原来设计的不同，C相油位计的4号接地端子连有电缆，因此原来设计的油位异常报警回路由图4变为图7。

通过图7可以看出电抗器的油位异常报警回路具有明显的接线错误，其错误点主要如下。

a. 由于油位计辅助节点的实际结构，电抗器只能通过三相油位计2-1节点发出油位低报警信号，而无法通过3-1节点发出油位高报警信号。

b. 如果发生油位低报警，即电抗器任意一相油位计的2-1节点闭合，在发出油位低报警的同时会导致直流接地(以A相为例，直流正电701通过电抗器总控制箱81、本体控制箱35、油位计辅助节点1-2、本体控制箱36、总控箱82、总控箱84、总控箱86、总控箱88、总控箱90、总控箱92、本体控制箱38发生直流正接地)。

c. 由于C相油位计的4号端子接地，因此当直流系统发生正接地时，三相油位计的2-1端子相当于短接(都是零电位)，后台误发油位异常信号报警，这就是“山沥5366线电抗器本体油位异常”信号的发生与复归与I段母线正接地的发生与复归高度吻合的根本原因。

3 整改措施

电抗器的油位异常信号报警对于电抗器的安全可靠运行具有重要的意义。而现场由于厂家的设计原则和实际采用的油位计不一致，导致该电抗器无法正确发出油位异常报警，或者误发油位异常信号，甚至油位计在发出正确的油位异常信号后导致直流接地，具有极大的安全隐患。可行的解决方案有2个。

方案1：更换电抗器的三相油位计，要求新油位计的辅助节点结构符合图2所示。

方案2：利用现有油位计的辅助节点结构，更换电抗器本体端子箱的接线方式，实现油位异常报警的功能。

方案1思路简单明了，但是需要对电抗器三相的油枕进行放油、热油循环、注油等工序，工程量较大，费时费力；方案2快速方便，但是要求检修人员合理正确进行接线更改。检修人员经过再三考虑决定采用方案2，其操作步骤如下。

a. 将电抗器C相本体端子箱38至油位计4号端子之间的电缆两端解除，其中位于油位计4号端子的一端用绝缘胶带包扎，防止误碰其他端子，如图8所示。

图8 将C相油位计4号端子接线解除

b. 将电抗器三相本体端子箱35(油位计1号端子)、36(油位计2号端子)、37(油位计3号端子)号端子的上端接线全部拆除。

c. 将A相本体端子箱的35号、36号端子上端接线对调一下，即35号端子接至油位计2号端子，36号端子接至油位计1号端子,37号端子恢复原来接线。B、C相依次重复上述步骤。此时电抗器油位异常报警回路的接线变为图9所示，可以正确发出电抗器三相的油位异常信号。

d. 从A、B、C三相的油位计依次短接2-1、3-1节点，后台均正确发出油位异常信号。

4 结束语

本次电抗器检修过程中发现厂家设计的油位计辅助节点结构和实际使用的油位计辅助节点结构不一致，同时现场存在严重的接线错误，导致油位计无法正常发挥油位异常信号报警的功能，该缺陷具有极强的隐蔽性，且存在极大的安全隐患。建议在以后的工作中加强对主变、电抗器信号回路的验收把关，防止出现类似的情况。