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        一起500kV主變壓器油位異常的分析及處理

        2021-07-05 07:08:16黃國(guó)柳李應(yīng)宏王貴山何學(xué)敏
        電氣開(kāi)關(guān) 2021年6期
        關(guān)鍵詞:儲(chǔ)油油位油溫

        黃國(guó)柳,李應(yīng)宏,王貴山,何學(xué)敏

        (中國(guó)南方電網(wǎng)超高壓輸電公司柳州局,廣西 柳州 545006)

        1 引言

        儲(chǔ)油柜是用于變壓器的一種儲(chǔ)油裝置,其作用是當(dāng)變壓器由于負(fù)荷增大,油溫升高,油箱內(nèi)油膨脹,這時(shí)過(guò)多的油就會(huì)流入儲(chǔ)油柜。反之溫度降低時(shí),儲(chǔ)油柜內(nèi)的油會(huì)再流入油箱,起到自動(dòng)調(diào)整油面的作用,也就是儲(chǔ)油柜起儲(chǔ)油和補(bǔ)油作用,能保證油箱內(nèi)充滿(mǎn)油。同時(shí)由于裝備了儲(chǔ)油柜,使變壓器與空氣的接觸面減小,且從空氣中吸收的水分、灰塵和氧化后的油垢都沉積在油枕底部的沉積器中,從而大大減緩變壓器油的劣化速度[1-7]。

        針對(duì)網(wǎng)內(nèi)近期發(fā)生的一起500kV變壓器油位異常的缺陷,本文通過(guò)對(duì)儲(chǔ)油柜結(jié)構(gòu)、負(fù)荷變化、紅外測(cè)溫及冷卻器啟停等情況進(jìn)行分析,判斷缺陷的原因?yàn)樽儔浩饔臀徊缓侠?、油位?jì)動(dòng)作值整定不正確。最后從設(shè)備運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)管控方面提出了針對(duì)性的防護(hù)措施,為系統(tǒng)內(nèi)類(lèi)似異常處理提供參考。

        2 異常情況

        2.1 設(shè)備基本情況

        某站#2主變型號(hào)ODFS-250000/500,額定容量250/250/80 MVA(單相),為自然油循環(huán)風(fēng)冷單相無(wú)載調(diào)壓自耦變壓器,儲(chǔ)油柜為膠囊式結(jié)構(gòu),如圖1所示。

        圖1 膠囊式儲(chǔ)油柜結(jié)構(gòu)

        冷卻方式為ONAN/ONAF,正常情況下主變的冷卻器應(yīng)切至自投控制模式及備用投入模式,依靠PLC程序根據(jù)頂層油溫或負(fù)荷情況自動(dòng)控制冷卻器啟動(dòng)或停止。當(dāng)主變油面溫度到達(dá)55℃時(shí),將自動(dòng)投入第一組冷卻器,油面溫度達(dá)65℃時(shí)自動(dòng)投入第二組冷卻器。油面溫控器接點(diǎn)斷開(kāi)時(shí),延時(shí)10分鐘停止相應(yīng)的風(fēng)機(jī)。當(dāng)主變負(fù)荷電流達(dá)到定值時(shí),啟動(dòng)第一、第二組冷卻器,負(fù)荷電流復(fù)歸后延時(shí)10分鐘停止。

        2.2 故障情況

        某日,500kV某變電站#2主變突然發(fā)出“#2主變非電量保護(hù)C相本體油位異常”,且不能復(fù)歸。異常發(fā)生時(shí)主變的負(fù)荷正在快速增長(zhǎng),從上午5時(shí)9時(shí),負(fù)荷由 170MW增長(zhǎng)至325MW。對(duì)#2主變油位進(jìn)行檢查,A相油位6.9, B相油位6.2,C相油位8.1,C相油位較AB相偏高。按設(shè)備說(shuō)明書(shū),主體油位計(jì)的報(bào)警位置為高油位Max和低油位Min,C相報(bào)警時(shí)油位未達(dá)到油位計(jì)廠家油位高告警設(shè)定值。

        3 現(xiàn)場(chǎng)檢查情況

        3.1 信號(hào)回路排查

        (1)檢查#2主變非電量保護(hù)屏、風(fēng)冷控制箱、C相本體端子箱均無(wú)受潮現(xiàn)象,C相儲(chǔ)油柜處油位計(jì)波紋管外觀完整,回路無(wú)受損現(xiàn)象。

        (2)在#2主變風(fēng)冷控制箱找到對(duì)應(yīng)圖中油位告警回路,測(cè)量信號(hào)回路對(duì)地直流電壓,電壓正常。但發(fā)現(xiàn)左側(cè)告警回路并聯(lián),表明C相油位高告警、油位低告警回路至少有一條導(dǎo)通。

        (3)拆除油位高告警接線(xiàn)端子,監(jiān)控“#2主變非電量保護(hù)C相本體油位異?!毙盘?hào)立即復(fù)歸,測(cè)量油位低告警端子電壓正常。判斷#2主變C相油位計(jì)油位高告警接點(diǎn)確實(shí)閉合。

        可排除二次回路異常引出報(bào)警,初步判斷為C相油位計(jì)油位高報(bào)警動(dòng)作正確,但可能為設(shè)定值偏低引起。

        3.2 油中溶解氣體檢查

        檢查#2主變近期油色譜數(shù)據(jù),無(wú)特征氣體突變異常,總烴無(wú)突變[8-16]。三相呼吸器正常呼吸,集氣盒及瓦斯繼電器無(wú)氣體,分析主變本體無(wú)內(nèi)部故障。

        圖2 氣體繼電器檢查情況

        3.3 油位變化分析

        檢查#2主變?nèi)啾倔w溫度均衡,與后臺(tái)油溫相符。發(fā)生告警后,28日油位跟蹤數(shù)據(jù)及油位測(cè)量圖譜如下所示,可見(jiàn)三相油位當(dāng)日內(nèi)無(wú)明顯突變。

        表1 當(dāng)日油位變化統(tǒng)計(jì)

        圖3 油位圖譜

        從以上油位測(cè)量圖譜可知,實(shí)際油位與油位計(jì)顯示油位相符,且呼吸器正常吐氣,且近期油位數(shù)據(jù)是變化,可排除假油位及油位表卡澀可能。

        (1)油位合理性分析

        依據(jù)油溫曲線(xiàn),油溫50℃的正常油位應(yīng)為5.5左右,但實(shí)際C相到達(dá)了8.2且不再隨溫度上升而增大,B相油溫50℃左右的的油位為6.5左右,A相油溫54.2℃的油位為7.2,可見(jiàn)本體實(shí)際油位均比廠家技術(shù)要求的高,其中C相比標(biāo)準(zhǔn)要求油位高出了2.7,在#2主變負(fù)荷增加導(dǎo)致三相變壓器油位上升時(shí),因?yàn)橛土吭酱螅黾酉嗤臏囟?,體積增加肯定也越大,所以表現(xiàn)出來(lái)C相的油位增加更快,進(jìn)而首先超過(guò)告警值,發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

        (2)半年油位變化分析

        對(duì)#2主變2020年的負(fù)荷、油位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,變化趨勢(shì)如表2所示。

        表2 年度油位統(tǒng)計(jì)

        2020年1~5月,主變負(fù)荷較低,三相油位保持平穩(wěn),主要在6以?xún)?nèi),5~6月B相油位有所增長(zhǎng),但增長(zhǎng)后呈下降趨勢(shì)。6~7月以后,#2主變負(fù)荷增長(zhǎng)至287.1MW,三相油位均上漲,但C相上漲較快。7~8月#2主變負(fù)荷降低,三相油位略有下降,但8月28日因系統(tǒng)原因,#2主變負(fù)荷增至330MW,三相油增長(zhǎng),C相上漲至8.2,發(fā)出高油位告警。

        油位告警后,在冷卻器不啟動(dòng)的情況下,28日11時(shí)到20時(shí)油位為8.2,20時(shí)到29日上午為8.1,29日9點(diǎn)以后一直為8.2,可見(jiàn)在高負(fù)荷和氣溫下,僅通過(guò)自然油循環(huán)自然冷卻方式,變壓器油溫度下降及油冷縮量的極小的,若長(zhǎng)時(shí)間累積,變壓器油溫及油位必然呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。負(fù)荷突增對(duì)油溫度上升及油位上漲的影響更突出。

        3.4 冷卻器檢查及處理

        29日上午現(xiàn)場(chǎng)檢查,C相油位8.2,油溫50℃左右,冷卻器處于自動(dòng)狀態(tài)(第一組風(fēng)機(jī)啟動(dòng)值60℃),風(fēng)機(jī)未啟動(dòng),呼吸器往外快速吐氣,如圖4所示?,F(xiàn)場(chǎng)分析認(rèn)為隨著白天氣溫上升,C相本體油溫將上升,變壓器內(nèi)油持續(xù)膨脹將引起油位繼續(xù)上升,油位高異常信號(hào)將無(wú)法消失。

        圖4 呼氣器吐氣

        分析后,現(xiàn)場(chǎng)將冷卻器控制轉(zhuǎn)為手動(dòng)控制,11時(shí)05分啟動(dòng)8個(gè)風(fēng)扇給變壓器散熱,2分鐘后呼吸器停止吐氣,變壓器油應(yīng)不再膨脹;約10分鐘后呼吸器開(kāi)始吸氣,應(yīng)為風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后,冷卻器加快散熱,變壓器油開(kāi)始冷縮,油位不再繼續(xù)上升,如圖5所示。

        圖5 呼吸器吸氣

        但因中午現(xiàn)場(chǎng)氣溫較高,啟動(dòng)風(fēng)扇后C相油溫保持50℃左右,油溫、油位變化不明顯。分析認(rèn)為油溫下降主要依靠散熱量-發(fā)熱量的差值,目前負(fù)荷高達(dá)334MW,發(fā)熱量大,差值就相對(duì)小些,且白天氣溫高時(shí)基本保持發(fā)熱量=散熱量,溫度無(wú)法下降,所以降溫時(shí)間會(huì)比較長(zhǎng)一些,需C相的8個(gè)風(fēng)扇保持啟動(dòng)運(yùn)行狀態(tài),持續(xù)監(jiān)控C相的油溫、油位變化情況。

        8月29日22時(shí)30分,現(xiàn)場(chǎng)匯報(bào),C相油溫夜間下降明顯,油溫為43℃,繞溫48℃,呼吸器吸氣,C相油枕油位已下降至7.9。但現(xiàn)場(chǎng)告警仍存在,未復(fù)歸,至30日凌晨00時(shí)59分,#2主變C相油枕油位異常告警復(fù)歸,異常消失。8月30日上午9時(shí),現(xiàn)場(chǎng)檢查#2主變C相油枕油位7.0,油溫為38℃,繞溫40℃。

        圖6 C相異常信號(hào)復(fù)位時(shí)的油位

        4 原因分析

        綜上分析,本次#2主變C相油位異常報(bào)警原因如下:

        (1)主變安裝注入的變壓器油高于油位曲線(xiàn)要求值,C相顯著超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)要求油位。之前#2主變長(zhǎng)時(shí)間低負(fù)載運(yùn)行,因此油位沒(méi)有明顯升高,未發(fā)生過(guò)油位高告警異常。但近期在負(fù)載明顯升高、現(xiàn)場(chǎng)持續(xù)高溫雙重因素影響下,油溫60℃以下時(shí)僅通過(guò)自然油循環(huán)自然冷卻方式,變壓器油溫度下降及油冷縮量的極小的,導(dǎo)致變壓器油溫及油位長(zhǎng)時(shí)間呈增長(zhǎng)趨勢(shì)造成油位明顯上升,最終造成C相油發(fā)出“油位高告警”異常。

        #2主變冷卻器啟動(dòng)方式分為手動(dòng)、自動(dòng)方式,其中自動(dòng)方式下60℃時(shí)啟動(dòng)第一組風(fēng)機(jī),70℃時(shí)啟動(dòng)第二組風(fēng)機(jī)??紤]到油位是在負(fù)載升高、現(xiàn)在高溫影響下逐漸上漲的,且油溫60℃以下時(shí)僅通過(guò)自然油循環(huán)自然冷卻方式,變壓器油溫度下降及油冷縮量的極小的,運(yùn)維人員在油位上漲后,手動(dòng)啟動(dòng)冷卻器,增加變壓器的散熱量,避免變壓器油位累積上漲。

        (2)C相油位計(jì)“油位高報(bào)警”動(dòng)作值偏低。按設(shè)備說(shuō)明書(shū),主體油位計(jì)的報(bào)警位置為高油位Max和低油位Min,但C相油位上升至8.1時(shí)已發(fā)出報(bào)警,加強(qiáng)冷卻后,油位下降至7.9以下后才復(fù)歸。后續(xù)結(jié)合停電對(duì)表計(jì)進(jìn)行檢查確認(rèn)。

        5 處理措施

        5.1 短期措施

        (1)變電站重點(diǎn)關(guān)注#2主變C油位,當(dāng)高溫、高負(fù)荷且C相油位持續(xù)上升至油位指示7.5(暫定7.5)時(shí),現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員需手動(dòng)啟動(dòng)冷卻器,增加變壓器的散熱量,避免變壓器油位累積上漲導(dǎo)致報(bào)警。

        (2)當(dāng)全部冷卻器已投入,仍存在油位持續(xù)上升的緊急情況時(shí),申請(qǐng)退出重瓦斯,對(duì)油枕進(jìn)行放油。

        5.2 中長(zhǎng)期措施

        (1)結(jié)合停電對(duì)#2主變進(jìn)行排油,確保油位與廠家油位曲線(xiàn)相符。

        (2)聯(lián)系廠家明確油位計(jì)動(dòng)作的檢查及調(diào)整措施,結(jié)合停電對(duì)#2主變C油位計(jì)動(dòng)作值進(jìn)行檢查和調(diào)整。

        后結(jié)合停電,對(duì)#2主變進(jìn)行適量排油、油位計(jì)動(dòng)作值調(diào)整后,運(yùn)行至今未再出現(xiàn)異常。

        6 結(jié)語(yǔ)

        本文通過(guò)對(duì)某500kV主變壓器油位異常進(jìn)行分析,明確了異常原因及處理措施,為防同類(lèi)設(shè)備缺陷提供了一種可行的判斷和處理方法,有助于保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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