周秀,王博,馬云龍,田天,徐玉華,魏瑩,白金

(國網(wǎng)寧夏電力有限公司電力科學(xué)研究院，寧夏 銀川 750011)

0 引 言

瓦斯繼電器是油浸式變壓器最主要的非電量保護(hù)手段,當(dāng)變壓器發(fā)生輕瓦斯動作后，相關(guān)人員將對其內(nèi)氣體進(jìn)行檢測并進(jìn)行初步分析判斷，確保變壓器健康穩(wěn)定運(yùn)行。近年來，隨著電網(wǎng)建設(shè)步伐的加快，由變壓器輕瓦斯誤動作造成的情況時有發(fā)生[1-3]。本文根據(jù)寧夏電網(wǎng)變壓器的運(yùn)行現(xiàn)狀，結(jié)合輕瓦斯誤動情況開展原因分析，并提出防范措施。

1 雙浮球瓦斯繼電器結(jié)構(gòu)及工作原理

本文中兩個案例所采用的瓦斯繼電器均為雙浮球結(jié)構(gòu)，如圖1所示。當(dāng)變壓器正常運(yùn)行時，圖1中的兩個浮球均浮起且下浮球位于油流主通道上端[4-5]。當(dāng)變壓器發(fā)生故障時，包裹著永磁體的浮球下沉引起支撐柱內(nèi)的干簧接點(diǎn)形成閉合，從而完成瓦斯繼電器告警或跳閘。

圖1 雙浮球瓦斯繼電器結(jié)構(gòu)

當(dāng)變壓器本體內(nèi)部發(fā)生異常或輕微故障時，造成變壓器油裂解，其產(chǎn)生的氣體將向管路擴(kuò)散造成瓦斯繼電器頂部聚氣，導(dǎo)致瓦斯繼電器的油面下降，當(dāng)上浮球隨著油面下降至輕瓦斯動作的整定位置時，輕瓦斯的干簧接點(diǎn)閉合并發(fā)出報警信號[6-7]。當(dāng)變壓器本體內(nèi)部發(fā)生較嚴(yán)重故障或放電時，變壓器油及其分解氣體將急速向油枕方向形成強(qiáng)力油流，當(dāng)變壓器油的流速超過擋板整定值時，下浮球?qū)⒈粨醢宸箮佣陆?，下浮球的干簧接點(diǎn)形成閉合，釋放變壓器本體跳閘信號。由于變壓器油面低動作與重瓦斯共用接點(diǎn)，當(dāng)變壓器本體出現(xiàn)嚴(yán)重漏油等原因造成油面過低時，先輕瓦斯動作，若繼電器油面繼續(xù)下降將造成重瓦斯動作，致使變壓器本體跳閘。

2 1號主變壓器輕瓦斯動作案例

2.1 案例簡述

2017年12月至2018年1月，某220 kV變電站1號主變壓器(以下簡稱主變)多次出現(xiàn)“輕瓦斯報警”信號。相關(guān)人員發(fā)現(xiàn)主變本體瓦斯繼電器內(nèi)存在聚集氣體的現(xiàn)象，并通過對氣體顏色觀察、點(diǎn)燃試驗及色譜分析試驗等，未發(fā)現(xiàn)氣體存在可燃現(xiàn)象，且油中溶解氣體分析結(jié)果未見異常。2018年1月15日對1號主變油色譜分析數(shù)據(jù)如表1所示，判斷為輕瓦斯誤動引起的報警信號[8]。

表1 1號主變油色譜分析數(shù)據(jù) μL/L

2.2 輕瓦斯誤動原因分析

2.2.1 檢查情況

對1號主變開展是否存在滲漏油現(xiàn)象，如油位及呼吸器是否正常等排查工作。在排查過程中，當(dāng)關(guān)閉1號主變的充氮滅火裝置氣體注入1號主變本體閥門時(1號主變在運(yùn)時，該閥門處于開啟狀態(tài))觀察3 h瓦斯繼電器無氣體產(chǎn)生；當(dāng)開啟該閥門時，觀察3 h瓦斯繼電器內(nèi)緩慢產(chǎn)生氣體且致輕瓦斯動作報警；當(dāng)再次關(guān)閉該閥門時，觀察3 h瓦斯繼電器內(nèi)無氣體產(chǎn)生。變壓器充氮滅火裝置氣體注入變壓器本體閥門如圖2所示。

圖2 變壓器充氮滅火裝置氣體注入變壓器本體閥門

充氮滅火柜正常工作時，其氮?dú)鈮毫φ?，不存在報警、滲漏等現(xiàn)象。氮?dú)馄侩姳y未開啟時，(主變在運(yùn)時該閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)主變發(fā)生故障，充氮滅火裝置動作后該閥門電爆打開，氮?dú)鈱⒆⑷胫髯?，氮?dú)忾y處于關(guān)閉狀態(tài)(僅當(dāng)主變故障時，充氮滅火裝置動作后重錘落下該閥門打開，給氮?dú)庾⑷胫髯?。充氮滅火柜如圖3所示。

圖3 變壓器充氮滅火柜門

2.2.2 原因分析

根據(jù)現(xiàn)場檢查情況及相關(guān)試驗分析，輕瓦斯多次動作的主要原因為氮?dú)馄侩姳y、氮?dú)忾y出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，造成氮?dú)馄績?nèi)氮?dú)馔ㄟ^氮?dú)馄侩姳y、氮?dú)忾y及相關(guān)管路注入到1號主變本體，導(dǎo)致1號主變本體的瓦斯繼電器聚集氮?dú)猓斐?號主變瓦斯繼電器動作并產(chǎn)生“輕瓦斯報警”信號。

3 2號主變壓器輕瓦斯動作案例

3.1 案例簡述

某110 kV變電站2號主變自投運(yùn)以來，夏季經(jīng)常出現(xiàn)油位高報警信號，相關(guān)人員采取放油處理的方式消除報警信號；但冬天又出現(xiàn)油位低報警信號，相關(guān)人員又采取補(bǔ)油措施，消除油位低報警信號。某日，該2號主變報“本體油位低”信號，同時主變本體報“輕瓦斯報警”信號，儲油柜結(jié)構(gòu)如圖4所示[9]。

3.2 輕瓦斯誤動原因分析

3.2.1 檢查情況

現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)該主變油位指示為最低刻度處，在下限報警位置，瓦斯繼電器內(nèi)已無變壓器油，該本體瓦斯繼電器內(nèi)有無色氣體，變壓器無異聲，呼吸器呼吸正常。2號主變整體外觀檢查無滲漏油現(xiàn)象，本體油溫表為4.5 ℃，環(huán)境溫度為-15 ℃。2017-12-07，對變壓器本體油進(jìn)行色譜分析，數(shù)據(jù)見表2。2018-01-15，對瓦斯繼電器取氣，并進(jìn)行氣體成分分析，數(shù)據(jù)見表3。從表2和表3可知，油色譜數(shù)據(jù)無明顯增長。為進(jìn)一步查找產(chǎn)氣原因，對變壓器套管升高座、散熱器等部位進(jìn)行放氣，發(fā)現(xiàn)有氣體存在現(xiàn)象。

圖4 儲油柜的結(jié)構(gòu)

表2 1號主變油色譜分析數(shù)據(jù) μL/L

表3 1號主變氣體成分分析數(shù)據(jù) μL/L

3.2.2 原因分析

通過查閱修試資料，發(fā)現(xiàn)該主變自投運(yùn)以來，出現(xiàn)多次補(bǔ)油的情況。補(bǔ)完油后對主變排氣時，有氣體從排氣閥口排出的現(xiàn)象，但未出現(xiàn)油從排氣閥流出。通常情況下，主變排氣后應(yīng)有油從變壓器排氣閥溢出。

變壓器安裝投運(yùn)前未將變壓器本體油枕等部位的空氣排凈，再多次補(bǔ)完油后也未將空氣排完，造成未能真實(shí)反映變壓器油位的情況，且冬天天氣寒冷，造成瓦斯繼電器油面進(jìn)一步下降，最終引起“本體油位低”和“輕瓦斯報警”信號。

4 輕瓦斯誤動防范措施及建議

1)變壓器油具有熱脹冷縮的物理現(xiàn)象，加裝油枕熱脹不致使油從變壓器溢出，冷縮不致使油不足，應(yīng)認(rèn)真核實(shí)新安裝變壓器油枕容量與變壓器本體油容量，確保變壓器的油枕容量(指含油重量)一般是變壓器油重的10%左右。

2)在主變驗收及檢修時，應(yīng)加強(qiáng)對主變油枕等重要部位的排氣工作，在排氣過程中應(yīng)確保排氣部位有持續(xù)變壓器油流出時，才能確定變壓器油枕油位為變壓器真實(shí)油位。日常巡視過程中，應(yīng)做好主變壓器的呼吸器等關(guān)鍵部位的檢查，應(yīng)依次對油杯中的油位是否正常，油杯中是否存在氣泡流動等情況進(jìn)行檢查。

3)提升變壓器充氮滅火裝置的運(yùn)維檢修力度，定期核查各站的變壓器充氮滅火裝置，確保氣瓶壓力不小于8 MPa(報警壓力)，核查減壓閥、排油閥、控流閥等閥門是否可以正常打開或關(guān)閉，核查管道壓力在0.8～1 MPa區(qū)間，確保管路不存在滲漏油現(xiàn)象，并定期開展充氮滅火裝置的功能試驗，確保各元器件動作可靠。

5 結(jié) 論

某220 kV變電站1號主變輕瓦斯誤動主要原因為充氮滅火裝置的氮?dú)馄侩姳y，氮?dú)忾y出現(xiàn)漏氣，聚集到瓦斯繼電器造成誤動。某110 kV變電站2號主變輕瓦斯誤動主要原因為冬天的極端天氣將投運(yùn)時油枕等重要部位未排盡的空氣聚集到瓦斯繼電器中。以上兩個案例均暴露出各個環(huán)節(jié)的不足及疏忽，因此加強(qiáng)人員的專業(yè)素養(yǎng)，提升巡視檢修效果，是避免變壓器輕瓦斯誤動的重要環(huán)節(jié)，對提升主變的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。