一起换流变电站750千伏主变瓦斯动作分析

一起换流变电站750千伏主变瓦斯动作分析

张耘溢

（国网宁夏电力有限公司检修公司宁夏银川市750001）

摘要：本文通过一起750kV主变压器重瓦斯动作故障的处理过程，对瓦斯继电器动作原因进行了分析，并对主变压器后期维护提出一些建议。

关键词：变压器；瓦斯继电器；重瓦斯动作

大型电力变压器是电力系统中的最重要的电气设备之一。它的主要作用就是将不同电压等级的输电线路和设备连接成为一个整体，组成大型电力系统网络的一部分。当变压器的主保护瓦斯继电器中出现气体将会导致瓦斯继电器轻瓦斯动作，如不及时处理，将可能导致瓦斯继电器重瓦斯动作，造成主变压器跳闸，对设备的安全稳定运行将带来不可逆转的破坏。本文通过对一起750千伏主变压器重瓦斯动作故障的处理过程，分析了主变压器轻瓦斯动作的原因，并对750千伏主变压器的后期维护提出了一些建议。

一、概述

1、设备概况

#1主变2010年5月出厂，2010年11月7日投运。型号为ODFPS-700000/750，额定电压750kV，单相额定容量700MVA。

2、事件前设备运行情况

某日1号主变A相压力释放动作，现场检查判断为当时环境温度不断上升，充油设备油温在同样负荷下随之上升，本体油体积急剧膨胀，由于呼吸器阀门卡涩造成未全部开启，导致呼吸不畅。当环境温度持续上升后，呼吸器无法及时满足内外部压力平衡，导致压力释放动作。故障后检修人员针对主变、换流变、高抗、站用变所有呼吸器阀门开展了专项检查，防止其他阀门存在共性问题，同时进一步加强了站内变压器类设备呼吸器工作状况比对（重点比对气泡大小、呼吸频度等）。在1号主变A相压力释放动作后，安排对A相取油进行油色谱试验及油位实测，油色谱试验正常，检修人员利用连通管对1号主变A相油位进行检测，油位实测位于油枕1/3处，进行检查结果说明该相变压器内部无故障，油枕油位正常。

3、事件前设备运行工况

（1）换流站750千伏、330千伏为3/2接线，66千伏为单母线接线，#1、#2主变并列运行，供电负荷420兆瓦，直流双极大地回线方式，外送功率1600兆瓦。

（2）大雪天气，环境温度-23℃，#1主变A相油温-13℃。

4、事件简述

某日00:55:44，换流站监控后台报出“#1主变保护C柜本体轻瓦斯报警”，运维人员在对1号主变三相本体、冷却器运行情况、在线监测，未发现异常；1号主变A相本体无喷油、渗漏油现象；瓦斯继电器防雨罩安装良好；本体端子箱无受潮、进水现象；电缆穿管封堵良好；集气盒充满绝缘油；保护装置及故障录波装置均显示1号主变A相轻瓦斯动作。由于主变自带爬梯覆满积雪，且主变正在运行状态，可能产生较大的感应电压，运维人员决定搬运一架干燥的绝缘梯进行检查。

某日02:55:52，报出“#1主变保护C柜本体重瓦斯动作及主变三侧开关跳开”。运维人员检查发现#1主变保护C柜A相重瓦斯动作红灯亮，主变及三侧开关跳闸，主变跳闸未造成负荷损失。

二、现场检查及原因分析

1、现场检查

某日00:55:44轻瓦斯报警后，运维人员现场检查#1主变保护C柜A相本体轻瓦斯报警红灯亮，故障录波显示轻瓦斯开关量变位（见图1）。#1主变本体无喷油、渗漏油现象。#1主变A相瓦斯继电器防雨罩安装良好；本体端子箱无受潮、进水现象；电缆穿管封堵良好；集气盒充满绝缘油。

图1故障录波图

检查期间，#1主变A相本体重瓦斯动作。运维人员登上A相主变本体发现本体瓦斯继电器内已无油、上下浮球均下沉，见图2。箱体上部及瓦斯继电器无渗漏油痕迹，瓦斯继电器防雨罩确为良好、接线盒无受潮。

图2瓦斯继电器照片

检修人员赶到现场后，立即对#1主变A相进行取油样工作，经色谱分析未见异常。具体数据如下：

结合各项检查及油色谱在线、离线数据分析，初步认为#1主变A相本体无故障，非电量保护动作可能由储油柜异常造成。

某日07:07#1主变转检修。检修人员对储油柜进行排油检查。检修人员对储油柜进行排油检查，检修人员拆下瓦斯继电器集气盒导气管，拧开排气阀门，发现集气口向内吸气，瓦斯继电器内为负压；打开油样阀，油未流出，向内吸气；随后，检修人员打开油枕底部放油阀，同样向内吸气，吸气约1分钟后，油样阀有油流出；随后检修人员对储油柜进行检查，打开储油柜顶部排气塞，储油柜向内吸气，吸气约1分钟后，从瓦斯继电器观察窗观察发现大量油流由储油柜向本体流动，5分钟后，油充满瓦斯继电器观察窗；打开储油柜顶部隔膜与呼吸管路法兰，隔膜与储油柜间平衡阀处于关闭状态，用头部缠好绝缘胶带的铁丝伸进隔膜内探测，取出后发现有2厘米长的油印，判断隔膜内有变压器油进入。随后检修人员关闭瓦斯继电器两端蝶阀，将储油柜内油排尽，约排出0.5吨油；打开储油柜侧面安装堵板进行检查。

拆除隔膜袋排气时隔膜袋内有约40kg变压器油从隔膜法兰口溢出（隔膜袋内仍残存少量变压器油），两端有多处褶皱。检查还发现油位计连杆一侧浮球脱落、连杆扭曲变形。

2.原因分析

（1）储油柜结构原理

储油柜主要用以储存因温度变化产生体积改变的变压器油，柜端装有油位计，在油面上升或下降的过程中，油位计的指针也随之指示出油位，当达到上限或下限位置时，将通过报警接点发出信号。储油柜内装有一个隔膜袋，袋内经过呼吸管及吸湿器与大气相通，袋外和变压器油相接触，当变压器油箱中油膨胀、收缩时，储油柜油面即上升和下降，使隔膜袋向外排气或自行补充气体以平衡袋内外侧压力，起到呼吸作用。

图3隔膜式抽真空储油柜结构

图4隔膜袋“封闭”柜底联管口示意图

（2）双浮子瓦斯继电器工作原理

瓦斯继电器安装在变压器到储油柜的连接管路上，在正常工作时，瓦斯继电器内充满绝缘油。一对浮子借助浮力处于顶部其终端位置。异常时动作情况由如下三种：

a.气体积累b.液面下降：c.压力波流冲击

（3）原因分析

由于雪后低温、主变轻载，变压器油箱内绝缘油急剧收缩，储油柜内隔膜袋仅有顶部2处挂点，因储油柜柜底联管口被隔膜袋压住形成负压区，造成无法回油。随着温度下降，负压区内的油位下降，瓦斯继电器上浮球下沉，轻瓦斯报警；负压区内的油位持续下降，瓦斯继电器下浮球下沉，重瓦斯动作，主变三侧开关跳闸。

（4）故障原因

a.储油柜隔膜袋挂点设计不合理，隔膜袋沿储油柜顶端轴线仅有2处挂点，而且隔膜袋尺寸较大，在储油柜内不能完全展开。储油柜隔膜袋型号为法国PRONALOF25324，铭牌尺寸6750mm×2550mm。按照，储油柜截面直径1600mm，长6400mm。现场将拆除的隔膜袋充气后进行测量，隔膜袋长约6100mm、宽约1960mm、周长约5200mm。经计算隔膜袋直径约为1656mm，大于储油柜内径1592mm。正常情况下隔膜袋内为大气压，在不完全充盈的情况下，隔膜袋内少量残油的重力作用下下垂，“封闭”柜底联管口，而且柜底联管口设计存在不足，造成储油柜绝缘油注入阻断，不能正常注入本体，从而触发瓦斯继电器干簧接点，引起非电量保护动作跳闸。

b.经确认，隔膜袋为现场安装。在安装过程中，施工人员未能严格按照工艺标准注油。隔膜袋安装时，依次固定挂点2、进气口法兰、挂点1，固定后应向袋内注入少量气体，然后开始注油，待储油柜油位上升后，调整油位计连杆位置，确保油位指示正常后封堵视察窗。装好隔膜袋后应按工艺要求对储油柜进行抽真空注油，依照储油柜油面高度与变压器运行温度曲线调整至标准油位。如果安装隔膜袋真空注油前不做调整，工艺控制不良，储油柜内残存少量气体，可能会遗留隐患。

c.油位计连杆为空心铜杆，容易发生扭曲变形；浮球采用弹簧销固定方式，容易脱落。

三、现场处理情况

1、由于油位计连杆扭曲变形、浮球脱落，为避免#1主变A相隔膜袋有损伤，现场制定了采用备用相主变隔膜袋、油位计连杆替换的检修方案。

2、检修人员严格按照施工工艺标准重新安装隔膜袋，调整油位计连杆，抽真空注油。某23时42分完成#1主变A相储油柜的检修工作。按照厂家现场技术人员的建议，#1主变需静置8小时后方可投运。

3、某日19时51分#1主变恢复运行。设备恢复运行后定期开展取样跟踪和特巡工作。

4、为进一步分析原因，对拆除的隔膜袋进行渗漏检查，同时开展备品备件采购工作，恢复备用相储油柜正常。

四、暴漏的问题

1.某日00:55:44，1号主变保护C柜本体轻瓦斯报警到02:55:521号主变保护C柜本体重瓦斯动作及主变三侧开关跳开，中间2个小时运维人员未及时汇报省调、生产调度及相关领导，丧失处理的最佳时机，最终导致主变跳闸。

2.主变油枕安装工艺管控差，施工流程与工艺缺乏过程监理，验收工作不到位，造成故障原因判断困难，隐患长期存在。

五、反措及建议

1、要求生产厂家分析本次主变跳闸的原因，说明储油柜设计是否存在不足；建议增加储油柜隔膜袋挂点，以有效避免隔膜袋压住储油柜柜底联管口现象的发生；解决油位计连杆材质及浮球联接质量问题；

2、加强现场设备验收管理，严格执行验收制度。加强主变等充油设备安装过程中质量管控和工艺标准的执行，特别是储油柜、隔膜袋、油位计连杆安装的过程验收；加强新投、检修现场的过程监督管理，深入开展检修人员技术培训，提高检修工艺质量，对新投、检修设备的施工流程与安装工艺质量进行过程验收，确保新投、检修设备检修质量符合规范、规程要求。

3、组织开展主变、高抗、站用变等充油设备油位的专项排查工作，核查油温-油位曲线是否正常，防止由于假油位造成设备油位过高或缺油，引起设备喷油、绝缘损坏击穿、瓦斯误动等事故或异常。

参考文献

[1]李想，浅谈变压器瓦斯保护，科技天地.2011（4）.

[2]王忠毅，严平，主变轻瓦斯保护动作后的原因分析及处理，高压电压技术，2005（05）.

[3]鲍有理，周小强，500kV主变B相瓦斯保护跳闸事件分析，江苏省电机工程学会学术年会暨电力安全论坛,2010.