張國(guó)亞

(大唐國(guó)際張家口發(fā)電廠，河北 張家口 075000)

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故障分析

一起主變壓器瓦斯誤動(dòng)作原因分析

張國(guó)亞

(大唐國(guó)際張家口發(fā)電廠，河北 張家口 075000)

通過(guò)對(duì)某220 kV變電站主變壓器短期內(nèi)發(fā)生3次重瓦斯保護(hù)動(dòng)作的原因查找、分析，敘述了變壓器在發(fā)生重瓦斯跳閘后的一般查找方法。通過(guò)事故主因?qū)饘俨y珊式儲(chǔ)油柜的結(jié)構(gòu)、原理進(jìn)行介紹，總結(jié)了其在運(yùn)輸、安裝及使用過(guò)程中的注意事項(xiàng)，降低了變壓器在運(yùn)行過(guò)程中因儲(chǔ)油柜內(nèi)部導(dǎo)向輪卡澀而造成的重瓦斯誤動(dòng)故障，提高了設(shè)備的安全可靠性。

220 kV變電站；主變壓器；儲(chǔ)油柜；瓦斯保護(hù)；誤動(dòng)作

金屬波紋珊式儲(chǔ)油柜作為一種新式變壓器油量調(diào)節(jié)裝置，因具有密封性強(qiáng)、維護(hù)量小、靈敏度高、補(bǔ)償量大以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于觀察等特點(diǎn)，使其在電力生產(chǎn)中的應(yīng)用日益廣泛。然而，其在生產(chǎn)、運(yùn)輸過(guò)程及對(duì)使用地點(diǎn)環(huán)境等方面要求苛刻，少數(shù)產(chǎn)品在使用過(guò)程中因發(fā)生導(dǎo)向輪卡澀，而發(fā)生變壓器瓦斯誤動(dòng)作[1]。本文通過(guò)分析并采取有效措施，從根本上解決了導(dǎo)向輪卡澀問題，可充分發(fā)揮金屬波紋珊式儲(chǔ)油柜的優(yōu)點(diǎn)。

1 事故經(jīng)過(guò)

2016年7月14日9:25，某變電站主控室事故聲音響起，后臺(tái)機(jī)顯示1號(hào)主變高壓側(cè)斷路器2201、低壓側(cè)3501斷路器跳閘，1號(hào)主變功率降為零。1號(hào)主變“本體重瓦斯”光字亮。繼電保護(hù)室1號(hào)主變保護(hù)屏C柜非電量保護(hù)裝置的“本體重瓦斯動(dòng)作”燈亮，保護(hù)裝置故障燈亮。

就地檢查1號(hào)主變高壓側(cè)2201、低壓側(cè)3501斷路器均跳閘，且高、低壓側(cè)斷路器六氟化硫氣體壓力及外觀均未見異常。1號(hào)主變本體無(wú)滲漏，油位、油溫及繞組溫度正常，壓力釋放閥未動(dòng)作。此外，該站在近1個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，發(fā)生了3次本體重瓦斯動(dòng)作，其中前2次是在運(yùn)行中，后1次是在停電檢查中，具體情況見表1。

表1 主變瓦斯動(dòng)作情況統(tǒng)計(jì)

2 事故原因排查

2.1 變壓器外部檢查

經(jīng)檢查，儲(chǔ)油柜油位與溫度相對(duì)應(yīng)，本體未發(fā)現(xiàn)滲、漏油跡象；套管油位正常，外部無(wú)破損、無(wú)油污、無(wú)放電痕跡及其他異?，F(xiàn)象；引線接頭、電纜無(wú)發(fā)熱跡象；壓力釋放器、安全氣道及防爆膜完好無(wú)損；從瓦斯繼電器及集氣盒處進(jìn)行排氣均未見氣體排出。

該變壓器額定容量為100 MVA，配置了6.0 kg的硅膠干燥罐，使用的直徑規(guī)格為5 mm的藍(lán)色球狀硅膠干燥劑，符合DL/T 572—2010《電力變壓器運(yùn)行規(guī)程》有關(guān)要求[2]，且干燥劑顏色正常、油杯油位正常，油內(nèi)有氣泡產(chǎn)生，排除呼吸器堵塞造成瓦斯誤動(dòng)作可能。

本體瓦斯繼電器油流方向指示箭頭正確，繼電器兩側(cè)閥門及儲(chǔ)油柜呼吸器閥門均處于打開狀態(tài)，繼電器防雨罩密封性良好，未出現(xiàn)潮濕和滲油現(xiàn)象。動(dòng)作發(fā)生后，對(duì)瓦斯繼電器及其回路進(jìn)行檢查、傳動(dòng)，結(jié)果均正常，排除瓦斯繼電器本身存在質(zhì)量問題。

2.2 變壓器內(nèi)部檢查

對(duì)主變絕緣油進(jìn)行色譜分析，并與之前化驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，各項(xiàng)指標(biāo)均合格。為確保本次化驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，稍后進(jìn)行二次取樣化驗(yàn)，結(jié)果與上次基本一致,見表2。從近3次故障來(lái)看，均未出現(xiàn)輕瓦斯動(dòng)作信號(hào)，結(jié)合色譜化驗(yàn)結(jié)果，可以排除變壓器內(nèi)部發(fā)生故障的可能[3]。

表2 1號(hào)主變油色譜化驗(yàn)結(jié)果 μL/L

對(duì)主變高、低壓側(cè)繞組進(jìn)行直流電阻、絕緣電阻及鐵芯接地絕緣電阻試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果均合格，且與歷次試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比無(wú)明顯變化[2]，具體試驗(yàn)結(jié)果見表3、表4。

表3 直流電阻測(cè)試值 MΩ

表4 絕緣電阻、吸收比

注：油溫為5 ℃；環(huán)境溫度為14 ℃；濕度為60%。

2.3 保護(hù)回路檢查

對(duì)錄波裝置進(jìn)行查看，未發(fā)現(xiàn)故障錄波，無(wú)電量保護(hù)動(dòng)作報(bào)告，無(wú)保護(hù)啟動(dòng)。

檢查主變保護(hù)裝置、主變本體測(cè)控柜、各保護(hù)電纜接線均正常；保護(hù)回路電源正負(fù)極對(duì)地電壓均正常，無(wú)直流接地現(xiàn)象[4]；檢查本體重瓦斯開入回路，未發(fā)現(xiàn)寄生回路，外部電纜屏蔽層接地良好；用1 000 V搖表測(cè)量本體重瓦斯回路的電纜絕緣，測(cè)量結(jié)果合格，具體數(shù)據(jù)見表5；保護(hù)傳動(dòng)正常，動(dòng)作、報(bào)警均準(zhǔn)確無(wú)誤。排除保護(hù)回路短路或直流絕緣異常等問題而引起瓦斯誤動(dòng)作的可能。

表5 1號(hào)主變瓦斯保護(hù)回路電纜絕緣測(cè)量值

3 原因分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)分析發(fā)現(xiàn)，1號(hào)主變前后3次發(fā)生重瓦斯動(dòng)作的時(shí)間基本在上午9:00左右，而該變電站所處地理位置的晝夜溫差平均在18 ℃左右，而上午9：00左右正是氣溫由冷轉(zhuǎn)暖的時(shí)刻。此外，通過(guò)調(diào)看運(yùn)行記錄發(fā)現(xiàn)，重瓦斯保護(hù)動(dòng)作時(shí)也是主變負(fù)荷增大較多時(shí)，此時(shí)變壓器的上層油溫及繞組溫度升高較大。

對(duì)1號(hào)主變本體儲(chǔ)油柜的油位進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)，當(dāng)油表指針到達(dá)5時(shí)，會(huì)持續(xù)30 min左右靜止不動(dòng)，然后會(huì)突然跳至10左右，并伴隨本體重瓦斯動(dòng)作。

由以上現(xiàn)象，可知本次故障是因儲(chǔ)油柜內(nèi)波紋珊不能隨油溫升高而進(jìn)行連續(xù)性移動(dòng)造成油壓憋滯，致使變壓器油短時(shí)間內(nèi)大量流至儲(chǔ)油柜，而最終導(dǎo)致本體重瓦斯誤動(dòng)。

通過(guò)查閱資料，金屬波紋珊式儲(chǔ)油柜結(jié)構(gòu)原理為:儲(chǔ)油柜內(nèi)腔是與大氣相通的波紋珊氣囊，其一端為自由伸縮的活動(dòng)端，另一端通過(guò)焊接與端板固定并將油腔封閉。絕緣油在波紋珊外部和外殼之間，通過(guò)下部連接口與變壓器油箱相通。當(dāng)絕緣油隨溫度變化產(chǎn)生體積膨脹或收縮時(shí)，促使波紋珊伸縮，從而改變柜內(nèi)油腔的大小，實(shí)現(xiàn)在全密封條件下的體積補(bǔ)償，圖1為金屬波紋珊儲(chǔ)油柜結(jié)構(gòu)原理圖。

通過(guò)向生產(chǎn)廠家咨詢得知，該儲(chǔ)油柜存在極小概率的導(dǎo)向輪卡澀問題。發(fā)生卡澀時(shí)，波紋珊隨絕緣油體積的膨脹或收縮而進(jìn)行平滑移動(dòng)的特性會(huì)減弱。當(dāng)絕緣油體積隨溫度的升高而繼續(xù)增大時(shí)，波紋珊所受的壓力會(huì)繼續(xù)增大，當(dāng)其所受壓力超過(guò)卡澀阻尼時(shí)，波紋珊的導(dǎo)向輪會(huì)瞬間越過(guò)卡澀點(diǎn)而到達(dá)其應(yīng)該到達(dá)的位置，而此時(shí)，伴隨著壓力瞬間釋放，大量油流會(huì)通過(guò)瓦斯繼電器自油箱流至儲(chǔ)油柜。當(dāng)絕緣油的流速達(dá)到瓦斯繼電器的動(dòng)作值時(shí)，便發(fā)生了變壓器的瓦斯誤動(dòng)作。

圖1 儲(chǔ)油柜結(jié)構(gòu)原理圖

查看運(yùn)輸記錄發(fā)現(xiàn)，該儲(chǔ)油柜在運(yùn)輸過(guò)程中，波紋珊的密封塞脫落，導(dǎo)致內(nèi)部預(yù)充的微正壓破壞。在設(shè)備到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，因驗(yàn)收把關(guān)不嚴(yán)，未對(duì)該問題提出異議。因此可以推測(cè)變壓器在長(zhǎng)距離的運(yùn)輸過(guò)程中受到較大的外力沖擊，造成波紋珊導(dǎo)向輪有輕微的磨損，隨著運(yùn)行時(shí)間的延續(xù)，使得磨損處愈加嚴(yán)重，最終導(dǎo)致波紋珊嚴(yán)重卡澀。

4 防范措施

4.1 質(zhì)量與工藝

儲(chǔ)油柜的定制應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，以確保其在特定使用地點(diǎn)的可靠性、穩(wěn)定性。制造時(shí)，要保證焊接及密封質(zhì)量，防止發(fā)生內(nèi)漏。加大柜體與導(dǎo)向輪間的距離，保證波紋珊的順暢移動(dòng)[2]。

4.2 裝卸與運(yùn)輸

在裝卸過(guò)程中，要有專業(yè)人員監(jiān)督，使用正確的方法進(jìn)行裝卸，防止發(fā)生磕碰、震蕩使儲(chǔ)油柜變形。運(yùn)輸前后記錄波紋珊內(nèi)預(yù)充氣體壓力，發(fā)現(xiàn)氣體泄漏后，及時(shí)針對(duì)情況進(jìn)行原因查找、分析，必要時(shí)需返廠處理。

4.3 使用與維護(hù)

投運(yùn)初期，應(yīng)追蹤觀察儲(chǔ)油柜油位指示能否隨油溫變化而變化，油位顯示值應(yīng)與廠家提供的油位-曲線標(biāo)示相一致，以保證波紋珊能夠順滑移動(dòng)。在夏季高負(fù)荷或冬季停運(yùn)時(shí)，亦應(yīng)加強(qiáng)巡視，防止油量過(guò)高或過(guò)低。

5 結(jié)束語(yǔ)

在電力生產(chǎn)過(guò)程中，因發(fā)生率較低，儲(chǔ)油柜內(nèi)波紋珊卡澀問題在眾多引起瓦斯保護(hù)誤動(dòng)作的原因中，常常被忽視。然而在金屬波紋珊式儲(chǔ)油柜應(yīng)用日益廣泛的今天，其生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝、使用等過(guò)程的嚴(yán)格把關(guān)顯得尤為重要。通過(guò)本次事故分析，得出變壓器在日常使用中，應(yīng)加強(qiáng)儲(chǔ)油柜的檢查及維護(hù)，加大對(duì)金屬波紋珊式儲(chǔ)油柜的關(guān)注度。

[1] 周大東，王東燁，凌立平.超高壓輸電線路參數(shù)變頻測(cè)量技術(shù)的研究和應(yīng)用[J].東北電力技術(shù)，2012，33(10)：31-34.

[2] 電力變壓器運(yùn)行規(guī)程:DL/T572—2010[S].

[3] 變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則:DL/T722—2000[S].

[4] 張武洋，張文楷，李 偉.智能化變電站時(shí)鐘同步方案應(yīng)用研究[J].東北電力技術(shù)，2011，32(9)：15-18.

Causes Analysis on One Main Transformer Gas Protection Misoperation

ZHANG Guoya

(Datang International Zhangjiakou Power Plant，Hebei，Zhangjiakou 075000，China)

The article based on main transformer of a 220 kV substation in a short term. Three heavy gas protection malfunction search，analysis and describe the general search method of transformer in the event of heavy gas after the trip. The structure，principle and incidents of corrugated metal grid type oil storage tank are introduced，which also gives the transport，installation and points for attention in using process. It reduces the heavy gas protection malfunction of transformer during operation due to internal oriented storage cabinet wheel jam caused and improves safety and reliability of equipment.

220 kV substation；main transformer；storage cabinets；gas protection；mulfunction

TM41

A

1004-7913(2017)04-0049-03

張國(guó)亞(1983)，男，工程師，從事變電站電氣設(shè)備生產(chǎn)管理工作。

2017-01-09)