關(guān)于一起500kV變電站主變輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作事件的分析

國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司檢修分公司 吳美萱 雷崇譽(yù)

對(duì)變壓器進(jìn)行監(jiān)測(cè)保護(hù)時(shí)，常使用瓦斯主保護(hù)監(jiān)測(cè)變壓器的工作過(guò)程，當(dāng)其在工況下發(fā)生故障時(shí)，故障前期進(jìn)行輕瓦斯保護(hù)，相應(yīng)指示燈動(dòng)作，提示工作人員加以處理[1-3]；若工作人員未處理或處理過(guò)程并未有效排障，繼而發(fā)展為重瓦斯動(dòng)作跳閘，嚴(yán)重將導(dǎo)致主變跳閘甚至造成全站停電事故，影響電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行[4-5]。綜上可知，輕瓦斯保護(hù)作為故障處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)、應(yīng)受到足夠關(guān)注。當(dāng)輕瓦斯指示燈動(dòng)作時(shí)，工作人員應(yīng)及時(shí)停止工作對(duì)變壓器進(jìn)行檢測(cè)，找出故障發(fā)生原因及故障點(diǎn)，針對(duì)故障原因在故障點(diǎn)處進(jìn)行排障工作。

1 故障概況

某500kV變電站2號(hào)主變?yōu)橛徒阶儔浩?，廠家為特變電工沈陽(yáng)變壓器集團(tuán)有限公司，型號(hào)ODFS-250000/500、額定容量250000kVA、聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)Ia0i0、冷卻方式為自然風(fēng)冷，2009年3月1日生產(chǎn)、2009年11月23日安裝于燕南變電站，主變(2號(hào))投入生產(chǎn)運(yùn)行后可以正常運(yùn)行工作，2017年?duì)顟B(tài)檢修時(shí)對(duì)其進(jìn)行過(guò)大修。

2020年12月29日19時(shí)31分，某地區(qū)變電站輔控室的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)收到一輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，經(jīng)排查為主變2號(hào)輕瓦斯的指示燈發(fā)生動(dòng)作且復(fù)歸無(wú)效。壓力釋放、油流異常等其他非電量保護(hù)無(wú)異常。在夜間對(duì)瓦斯繼電器進(jìn)行氣體含量觀測(cè)較為困難，調(diào)度要求將2號(hào)主變停電，12月29日22時(shí)05分2號(hào)主變轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)。

2 現(xiàn)場(chǎng)檢查和試驗(yàn)情況

查詢?cè)撆_(tái)變壓器29日負(fù)荷變化情況：有功負(fù)荷從11時(shí)40分的反向最大值200MW開(kāi)始下降，19時(shí)31分A相輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作時(shí)有功負(fù)荷降為反向22MW（圖1）；檢查2號(hào)主變A相油溫表1、油溫表2，油溫均為0℃（圖2），A、B、C相油枕油位分別為2.7、2.6、2.9，滿足“油位-油溫”曲線要求，壓力釋放、油流異常等其他非電量信號(hào)均無(wú)異常；檢查2號(hào)主變A相瓦斯繼電器上視窗可見(jiàn)清晰的液位線，氣體量約為380毫升。同時(shí)油枕下方集氣盒可見(jiàn)液位線，氣體量估算約為3000毫升。B、C相瓦斯繼電器、油枕集氣盒無(wú)異常。

圖1 12月29日2號(hào)主變有功負(fù)荷

圖2 2號(hào)主變A相油溫

查詢變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置最近一次數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)無(wú)異常，重啟油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)數(shù)據(jù)未見(jiàn)異常。12月29日22時(shí)20分左右現(xiàn)場(chǎng)取油樣，油色譜離線分析結(jié)果也均未見(jiàn)異常；現(xiàn)場(chǎng)打開(kāi)瓦斯繼電器采氣盒閥門(mén)排油采氣，由于瓦斯繼電器導(dǎo)氣銅管內(nèi)絕緣油長(zhǎng)期處于靜止?fàn)顟B(tài)，加上環(huán)境溫度過(guò)低，油呈現(xiàn)一定粘性出現(xiàn)滴油狀態(tài)（檢查B、C相情況也相同），未能采集到氣體。12月29日23時(shí)28分左右改為拆除導(dǎo)油管直接從瓦斯繼電器上部取氣(EMB雙浮球瓦斯繼電器，型號(hào)BC80，輕瓦斯動(dòng)作整定值260毫升)，共取4個(gè)氣樣（約為320毫升），氣樣點(diǎn)燃試驗(yàn)無(wú)助燃現(xiàn)象，氣樣色譜分析無(wú)異常。

對(duì)吸濕器外觀檢查，硅膠整體情況良好，未出現(xiàn)潮解現(xiàn)象。吸濕器拆除后瓦斯繼電器內(nèi)液面無(wú)變化，判斷吸濕器呼吸正常；打開(kāi)瓦斯繼電器上部排氣閥排氣直至出油后關(guān)閉閥門(mén)，12月30日0時(shí)37分輕瓦斯報(bào)警信號(hào)復(fù)歸；排放集氣裝置的氣體和油。通過(guò)打開(kāi)集氣裝置(位于油枕下)的閥門(mén)進(jìn)行氣體與油的排放，以閥門(mén)輸出穩(wěn)油流為關(guān)閉閥門(mén)的信號(hào)。通過(guò)這一步驟證明瓦斯繼電器、油枕存有正壓氣體；從呼吸管路閥門(mén)向油枕注入0.02MPa氮?dú)鈾z查膠囊密封完好性，油枕上部排氣塞出油后關(guān)閉，0.02MPa氮?dú)鈮毫Ρ３?小時(shí)無(wú)壓降，排除油枕膠囊存在破損可能。

3 原因分析及處理情況

3.1 原因分析

2020年12月29日，變電站環(huán)境溫度和負(fù)荷驟降，輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作報(bào)警時(shí)據(jù)變電站值班運(yùn)維人員報(bào)告稱，2號(hào)主變的有功負(fù)荷僅8MW、甚至有功率倒送情況，上層油溫1℃，這與光伏投入有關(guān)。受低負(fù)荷、嚴(yán)寒天氣的影響，主變近似空載運(yùn)行且突遇低溫，該罕見(jiàn)的運(yùn)行狀態(tài)與往年有較大變化。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)瓦斯繼電器不是因?yàn)槌霈F(xiàn)負(fù)壓導(dǎo)致動(dòng)作的。其原因分析如下：一是檢修人員到現(xiàn)場(chǎng)檢查過(guò)程中，油樣、氣樣采集后拆下呼吸器，觀察瓦斯內(nèi)油面并沒(méi)有復(fù)歸，仍處于輕瓦斯動(dòng)作狀態(tài)，可以排除因呼吸器堵塞造成輕瓦斯動(dòng)作；二是在該主變油枕集氣盒中也發(fā)現(xiàn)存有氣體，但是油枕集氣盒液位遠(yuǎn)高于瓦斯繼電器液位，表明油枕集氣盒內(nèi)氣體與瓦斯內(nèi)氣體并未聯(lián)通，也排除了油枕集氣盒內(nèi)氣體擴(kuò)散至瓦斯繼電器的可能，分析該處氣體來(lái)源于輕瓦斯動(dòng)作后瓦斯繼電器內(nèi)氣體繼續(xù)聚集逸出；三是檢修人員用針管取出4管氣體，對(duì)瓦斯繼電器排氣，瓦斯繼電器內(nèi)液面緩慢上升、信號(hào)復(fù)歸，對(duì)油枕集氣盒排氣時(shí)見(jiàn)證有氣體和油一起排出，可以排除因?yàn)槟z囊堵住油枕產(chǎn)生負(fù)壓，因?yàn)槿绻沁@樣油枕油不會(huì)流下來(lái)，瓦斯繼電器內(nèi)油面因無(wú)補(bǔ)充油而不會(huì)上升，而僅會(huì)往瓦斯繼電器內(nèi)吸入空氣。

通過(guò)以上分析可以排除因?yàn)樨?fù)壓造成2號(hào)主變A相輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作。根據(jù)檢查結(jié)果可以判斷發(fā)生故障的原因是該主變2017年大修時(shí)本體氣體未排凈，2020年12月29日因?yàn)闅鉁睾拓?fù)荷突然下降，變壓器內(nèi)部組件收縮、偏移，使得本體油熱脹冷縮殘留死角氣體上浮所致。

3.2 處理情況

2號(hào)主變投運(yùn)前對(duì)相關(guān)設(shè)備產(chǎn)線進(jìn)行周密檢查；按照位置由低到高對(duì)散熱片排氣塞、油枕集氣盒等部位都進(jìn)行了充分排氣。排氣完畢后，該變電站2號(hào)主變于2020年12月30日下午恢復(fù)送電，且送電后一直保持良好的運(yùn)行狀態(tài)。

3.3 后續(xù)整改措施

2號(hào)變壓器投運(yùn)后，加強(qiáng)對(duì)其巡視，派人對(duì)變壓器外部進(jìn)行檢查，重點(diǎn)檢查油枕油位變化、溫度變化及聲響是否正常，本體及附件有無(wú)滲漏油等情況，密切跟蹤分析油色譜在線監(jiān)測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。如遇變壓器檢修維護(hù)，首先進(jìn)行空氣進(jìn)入檢查，若因氣體進(jìn)入變壓器而引起信號(hào)動(dòng)作則應(yīng)先進(jìn)行放氣處理，經(jīng)放氣處理后監(jiān)控系統(tǒng)恢復(fù)正常。另外需要定期更換瓦斯繼電器，避免繼電器誤動(dòng)情況發(fā)生。

如非上述原因造成輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作，在第一時(shí)間與專業(yè)工作人員取得聯(lián)系，通過(guò)對(duì)氣體進(jìn)行取樣、化驗(yàn)和分析盡快排查故障原因。其中，在取樣過(guò)程中繼電器應(yīng)進(jìn)行放氣處理。此外，如在處理過(guò)程中遇到信號(hào)指示燈頻繁發(fā)生動(dòng)作，在做好應(yīng)對(duì)跳閘的準(zhǔn)備工作后報(bào)備相關(guān)專業(yè)人士，盡快開(kāi)展停電安全檢查。

綜上，變壓器能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)關(guān)乎電力的穩(wěn)定輸送，本文以此次特殊的500kV變電站主變輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作事件為例，研究得出本次變壓器的輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作是由于本體油熱脹冷縮使得殘留死角氣體上浮所致，既驗(yàn)證了輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作后能否正確分析、處理變壓器故障的重要性，也為變壓器排障檢測(cè)提供了理論和實(shí)踐依據(jù)。并采取有效的處理措施提供了強(qiáng)有力的判斷依據(jù)。