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主變事故與輕瓦斯動作問題探討

2019年*月*日16時13分,監(jiān)控后臺報3號主變輕瓦斯動作,運維人員按《電力變壓器運行規(guī)程》(DL/T572-2010)規(guī)定,到現(xiàn)場查看3號主變設備情況。

現(xiàn)場確認3號主變WBH本體非電量保護屏裝置報本體輕瓦斯B相動作,且復歸無效?,F(xiàn)場檢查3號主變B相瓦斯繼電器、取氣盒情況,并對主變本體進行鐵芯、夾件接地電流開展測試。

16時36分,變電站監(jiān)控后臺報3號主變重瓦斯動作跳閘,B相本體著火,變壓器泡沫噴霧固定滅火系統(tǒng)正確啟動(有信號圖片)。

針對本次事故:

1. 研究輕瓦斯投跳閘改造方案。組織編制改造技術方案,安排后續(xù)停電計劃,并明確改造前的運維措施。

2. 結(jié)合本次故障原因,對在運變壓器組織開展專項排查,研究制定改造措施。


輕瓦斯報警處理流程

《電力變壓器運行規(guī)程》(DL/T572-2010)規(guī)定,變壓器氣體瓦斯繼電器需配置兩幅接點,分別為輕瓦斯和重瓦斯,正常運行狀態(tài)中,輕瓦斯投入報警狀態(tài),重瓦斯投入跳閘狀態(tài)。變壓器輕瓦斯報警處理典型流程為:

1)瓦斯保護信號動作時,應立即對變壓器進行檢查,檢查是否因積聚空氣、油位降低、二次回路故障或變壓器內(nèi)部故障造成的。

2)如氣體繼電器內(nèi)有氣體,則應記錄氣量,觀察氣體的顏色及試驗是否可燃,并取氣體及油樣做色譜分析。

3)若氣體繼電器內(nèi)的氣體為無色時、無臭且不可燃,色譜分析判斷為空氣,則變壓器可繼續(xù)運行,并及時消除進氣缺陷。

4)若氣體是可燃的或油中溶解氣體分析結(jié)果異常,應綜合判斷確定變壓器是否停運。

新版反措9.2.3.6規(guī)定:“當變壓器一天內(nèi)連續(xù)發(fā)生兩次輕瓦斯報警時,應立即申請停電檢查;非強迫油循環(huán)結(jié)構(gòu)且未裝排油注氮裝置的變壓器(電抗器)本體輕瓦斯報警,應立即申請停電檢查?!?/span>

新投運變壓器或者進行過油處理的變壓器,運行初期容易發(fā)生輕瓦斯報警。強油循環(huán)變壓器,容易發(fā)生負壓區(qū)滲漏油進氣;裝有排油注氮裝置的變壓器,排油管道易存氣;上述兩種情況容易造成輕瓦斯告警。運行過程中變壓器會有少量氣體排出,若24小時內(nèi)連續(xù)發(fā)生兩次輕瓦斯報警時,說明變壓器可能存在嚴重故障。


變壓器輕瓦斯報警統(tǒng)計分析

一、某變電站輕瓦斯告警1

故障現(xiàn)象:2015年07月07日,某變電站監(jiān)控后臺光字牌“3號主變本體非電量保護告警”、“本體C相輕瓦斯告警”。

故障原因:現(xiàn)場檢查3號主變C相主體變瓦斯繼電器觀察窗油位(氣體容積超過300ml,輕瓦斯告警定值為270±10ml)(A、B相正常相為滿油位)。根據(jù)檢查結(jié)果和專題會議討論,判斷該故障是由金屬異物引起的。根據(jù)現(xiàn)場取出異物的位置和形狀,判斷為金屬異物的帶入非制造過程產(chǎn)生。由于監(jiān)控設備不能覆蓋制造全過程,無法判斷異物帶入器身的時段。

故障處置:故障變壓器已不能繼續(xù)運行,移入備用相。故障變壓器采用現(xiàn)場修復方案,在變電站建檢修廠房一座,由廠家人員修復后作為備用相存放于變電站。

二、某變電站輕瓦斯告警2

故障現(xiàn)象:2015年9月30日,某變電站監(jiān)控后臺報“#2主變C相壓力突變報警信號”、“重瓦斯跳閘信號”、“輕瓦斯報警信號”;電氣量保護未動作。

故障原因:設計院與廠家之間溝通存在問題,造成套管頂部接線柱承受的力超過了限值;套管本身存在密封設計薄弱環(huán)節(jié);套管載流導管頂部存在負壓區(qū),密封失效后極易引起空氣或水分吸入套管內(nèi)部。引線T接點與高壓套管的橫向水平方向的偏移量最大達5.61米,高壓套管頂部接線柱長期承受側(cè)拉力導致接線柱及蓋板歪斜變形,蓋板密封功能失效,在套管頂部負壓的作用下,空氣及水分沿蓋板縫隙吸入套管導流桿并沿導流桿內(nèi)部流入變壓器內(nèi)部,導致高壓繞組內(nèi)部放電。

故障處置:故障變壓器已不能繼續(xù)運行,移入備用相。故障變壓器采用現(xiàn)場修復方案,在變電站建檢修廠房一座,于2016年完成修復工作后作為備用相存放于變電站。

三、某變電站輕瓦斯告警3

故障現(xiàn)象:2018年6月18日,某變電站 #1主體變A相輕瓦斯報警。

故障原因:對該變壓器取油、取氣檢測,結(jié)果為不可燃氣體、取油結(jié)果各項數(shù)據(jù)在正常范圍。當日對瓦斯繼電器排氣后,信號當時復歸。其后對該瓦斯繼電器集氣情況進行長期跟蹤,無新氣體積蓄,判斷為空氣長期積累造成。

四、某變電站輕瓦斯告警4

故障現(xiàn)象:3號主變試運行調(diào)試期間,C相輕瓦斯報警。

故障原因:主變油流繼電器漏油,更換后施工單位沒排干凈氣體。經(jīng)查,變壓器無乙炔。

故障處置:將變壓器內(nèi)氣體排出。

五、某變電站輕瓦斯告警5

故障現(xiàn)象:2018年11月20日06時24分55秒,某換流站 OWS 后臺報出 “某側(cè)換流變B相本體輕瓦斯報警 出現(xiàn)”,06時40分57秒報出“某方換流變B相重瓦斯保護 出現(xiàn)” ,01B 02B 換流變開關三相跳閘。

故障原因:油枕膠囊破裂導致。油枕膠囊進油后,恰逢當天氣溫驟降,含油膠囊沉到油枕底部,堵塞油管,管路內(nèi)部存在氣體,造成換流變瓦斯動作。膠囊破損原因為該臺換流變長期備用,氣溫低加速膠囊老化。

故障處理:現(xiàn)場對換流變壓器油枕膠囊進行檢查,發(fā)現(xiàn)油枕膠囊有裂口,油枕內(nèi)大部分油已進入膠囊內(nèi),對該膠囊進行更換后換流變恢復運行。

六、某變電站輕瓦斯告警6

故障現(xiàn)象:2017年1月2日,某電力公司直流雙極冷備用,20:37變電站極1YYC換流變輕瓦斯報警。20:42發(fā)本體重瓦斯跳閘。

故障原因:現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)極1 Y/Y C相換流變第四組冷卻器循環(huán)油泵漏油,將潛油泵電源斷開并關閉潛油泵兩端閥門,漏油現(xiàn)象停止。初步分析原因是螺栓、泵體端蓋法蘭材質(zhì)較差,長期運行后,泵體的蓋板、法蘭均嚴重銹蝕,螺栓銹爛,導致泵體滑落,發(fā)生大漏油。

故障處理:更換極1 YYC相換流變4臺潛油泵、換流變補油、檢修試驗。對其它13臺換流變(含2臺備用)的52臺潛油泵同步施工進行更換或更改螺栓結(jié)構(gòu)。

輕瓦斯投入報警或跳閘說明

一、瓦斯繼電器介紹

瓦斯繼電器利用變壓器內(nèi)部故障使油分接產(chǎn)生氣體或造成油流涌動時,使瓦斯繼電器接點動作,發(fā)出告警信號(輕瓦斯)或自動切除變壓器(重瓦斯)。輕瓦斯主要反映運行或輕微故障(如超載發(fā)熱、鐵芯局部發(fā)熱、漏磁導致油箱發(fā)熱等)時,油分解的氣體上升進入瓦斯繼電器集氣室,氣壓使油面緩慢下降,繼電器隨油面落下,輕瓦斯干簧接點導通發(fā)出信號,油面進一步下降將引起重瓦斯動作。重瓦斯主要反映變壓器內(nèi)部發(fā)生套管接地、匝間短路等嚴重故障時,快速產(chǎn)生大量氣體,推動油流沖擊擋板,擋板上的磁鐵吸引重瓦斯干簧接點導通而跳閘。

二、輕瓦斯投告警的原因分析

目前,特高壓交流變壓器主體變和調(diào)壓變本體均只有一臺瓦斯繼電器,套管升高座均通過集氣管接入本體瓦斯繼電器,特高壓變壓器瓦斯繼電器僅有1副輕瓦斯報警接點,正常運行狀態(tài)中,輕瓦斯投入報警狀態(tài),重瓦斯投入跳閘狀態(tài)。

換流變壓器一般配置1臺瓦斯繼電器(西門子技術路線)或7臺及以上瓦斯繼電器(ABB技術路線)。正常運行狀態(tài)中,輕瓦斯投入報警狀態(tài),重瓦斯投入跳閘狀態(tài)。

換流變瓦斯繼電器僅有1副或2副輕瓦斯報警接點,容易因繼電器接線盒進水、油色譜載氣進入油箱、本體密封不良進氣等原因造成輕瓦斯信號動作,且無法采取三取二等防誤動措施。若輕瓦斯信號投跳閘,輕瓦斯信號誤動會造成直流單極(單閥組)跳閘,損失1500MW或更多功率,可能影響電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運行。此外發(fā)生變壓器鐵芯、絕緣輕微發(fā)熱產(chǎn)氣等輕微故障時,輕瓦斯正確動作而重瓦斯尚未動作,輕瓦斯報警后現(xiàn)場有一定時間進行判斷和處理,可以提高設備可用率,因此《18項電網(wǎng)重大反事故措施》和《電力變壓器運行規(guī)程》(DL/T572-2010)規(guī)定,輕瓦斯僅投報警。

誤動案例:2003年某換流站因換流變平抗瓦斯繼電器接線盒進水造成雙極閉鎖,損失共1281MW;2019年某站因換流變瓦斯繼電器接點回路故障造成臨時停運。

三、變壓器輕瓦斯改投跳閘的建議

考慮到目前特高壓變壓器設備存在突發(fā)故障風險,對運行人員人身安全造成嚴重威脅,建議將特高壓變壓器輕瓦斯動作后由告警改為跳閘。原因為:

一是當發(fā)生變壓器突發(fā)性嚴重故障時輕瓦斯可能先于重瓦斯動作。在這種情況下若輕瓦斯投跳閘可以保證及時跳開故障換流變,避免引起重大設備事故或人員傷亡。2016年某變高抗輕瓦斯報警多次后爆炸起火。2017年8月29日某換流站換流變網(wǎng)側(cè)套管故障時輕瓦斯先于重瓦斯32秒后動作。

二是目前電網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)架不斷增強,損失一個閥組或一組變壓器的輸送功率不再會引起電網(wǎng)安全穩(wěn)定問題。

三是隨著運維單位大力加強換流變非電量繼電器的管理,開展安裝繼電器防雨罩、定期繼電器抽檢、定期檢查回路絕緣等工作,大大降低了瓦斯繼電器誤動風險,設備部組織統(tǒng)計了近三年換流站、近五年變電站輕瓦斯動作情況,輕瓦斯未發(fā)生誤動,僅動作6次,其中4次均為工藝處理階段未排凈氣體引起,不是設備問題。

在特高壓變壓器狀態(tài)不穩(wěn)定期間,可考慮將換流變網(wǎng)側(cè)套管升高座輕瓦斯、閥側(cè)套管升高座輕瓦斯、分接開關輕瓦斯、本體輕瓦斯,變壓器主體變和調(diào)壓變輕瓦斯均暫投跳閘,保證人身和設備安全。

四、輕瓦斯繼電器改跳閘的實施方案

為了避免停電實施的影響系統(tǒng)方式安排,換流變可通過直流控制單系統(tǒng)退出修改軟件,將特高壓換流變輕瓦斯動作信號改為跳閘,由于每年均對該瓦斯繼電器信號回路進行檢查,信號回路可靠,所以修改完程序后不必安排跳閘試驗,以后可結(jié)合停電機會實施,估計工期一天。交流變壓器可通過修改保護屏接線完成輕瓦斯改跳閘工作,并開展傳動,預計工期一天。


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