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        近兩次極寒天氣下變電站電氣設(shè)備運(yùn)行情況淺析

        2022-11-23 08:39:56
        機(jī)電信息 2022年22期
        關(guān)鍵詞:告警信號油位避雷針

        王 馳

        (國網(wǎng)江蘇省電力有限公司生產(chǎn)管控中心,江蘇 南京 210000)

        0 引言

        近幾年迎峰度冬期間,全省氣溫較低,其中,2020年12月28日至31日、2021年1月5日至8日全省范圍內(nèi)出現(xiàn)過兩次極寒天氣,其間江蘇電網(wǎng)負(fù)荷創(chuàng)歷年冬季負(fù)荷新高及年內(nèi)新高。本文對兩次極寒天氣及高負(fù)荷雙重影響下變電站電氣設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行總結(jié)分析,以設(shè)備異常信號和發(fā)生的缺陷為數(shù)據(jù)源,挖掘可能存在的設(shè)備質(zhì)量問題和管理薄弱環(huán)節(jié),總結(jié)應(yīng)對經(jīng)驗,分析不足之處。

        1 全省天氣及負(fù)荷情況

        1.1 降雪及氣溫驟降

        兩次極寒天氣期間全省氣溫驟降,第一次極寒天氣期間省內(nèi)各地區(qū)均出現(xiàn)降雪情況,第二次極寒天氣期間省內(nèi)局部降雪。全省最低氣溫下降10~12℃,最低氣溫點為1月7日晚間至8日早晨,其中,淮北地區(qū)-13~-12℃,江淮之間-10~-9℃,蘇南地區(qū)-7℃,全省冰凍。全省各地區(qū)每日最高氣溫平均值為15℃,最低氣溫平均值為-8℃。

        1.2 電網(wǎng)負(fù)荷再創(chuàng)新高

        2021-01-07T19:15,江蘇電網(wǎng)實時負(fù)荷再創(chuàng)新高,瞬時輸送功率達(dá)117 016 MW,超過2020年迎峰度夏期間最高負(fù)荷115 211 MW。2020年12月28日至2021年1月8日期間全省調(diào)度用電曲線如圖1所示,省內(nèi)直流輸送功率曲線如圖2所示,直流輸送功率在1月7日20:00達(dá)到峰值18 493 MW。

        主變重載臺數(shù)增多。兩次極寒天氣期間主變累計重載共計160臺次(每日算一次),重載主變在1月7日達(dá)到41臺次。

        2 兩次極寒天氣期間電氣設(shè)備告警及缺陷概況

        經(jīng)對全部告警數(shù)據(jù)的分析及比較發(fā)現(xiàn),極寒天氣期間公司所轄變電設(shè)備異常告警主要為SF6壓力低、油泵打壓異常、油位異常、N2泄漏、主變冷卻系統(tǒng)異常及加熱器故障告警信號。該六類信號在極寒天氣期間總計發(fā)出2 326次,涉及83臺設(shè)備。與極寒天氣前比較,極寒天氣期間SF6氣壓低相關(guān)信號增加近13倍,油位異常信號增加近61倍,油泵打壓相關(guān)信號增加近22倍,N2泄漏相關(guān)信號增加近10倍,主變冷卻系統(tǒng)信號增加600多條,加熱器故障相關(guān)信號增加100多條。

        近兩次極寒天氣期間,公司所轄變電設(shè)備共計發(fā)現(xiàn)因寒潮引起的缺陷11起,其中漏油(氣)缺陷6起,低抗油位異常2起,支柱絕緣子斷裂2起,避雷器傾斜1起。

        3 電氣設(shè)備主要告警、缺陷分析

        3.1 SF6壓力告警分析

        極寒天氣期間,瓷柱式設(shè)備共發(fā)生SF6壓力告警信號287次,其中瓷柱式開關(guān)中西門子(杭州)生產(chǎn)35 kV開關(guān)SF6壓力低告警最多。由設(shè)備投運(yùn)年限來看,投運(yùn)11年以上的設(shè)備占比88%。投運(yùn)時間長的設(shè)備,其法蘭、密封圈均存在不同程度的老化現(xiàn)象。發(fā)生SF6低氣壓報警,主要原因為密封圈在極寒天氣下會產(chǎn)生收縮,造成密封不良,導(dǎo)致漏氣現(xiàn)象的發(fā)生。

        案例1:泰×變發(fā)3號主變3530開關(guān)SF6氣壓低告警,11 min后發(fā)開關(guān)SF6氣壓低分合閘閉鎖、開關(guān)第一組/第二組控制回路斷線等信號。現(xiàn)場檢查開關(guān)B相氣室壓力為0.55 MPa(額定值0.7 MPa,告警值0.62 MPa,閉鎖值0.6 MPa),A、C相壓力均為0.72 MPa。使用紅外精確檢漏儀檢測發(fā)現(xiàn)開關(guān)B相滅弧室下部法蘭密封處存在漏氣點,對開關(guān)解體檢查發(fā)現(xiàn)B相滅弧室下部法蘭與密封圈壓接處存在裂紋導(dǎo)致漏氣。

        SF6表計問題也會導(dǎo)致誤報警。雙金屬補(bǔ)償式SF6氣體密度繼電器的雙層金屬溫度補(bǔ)償能力存在一定的線性變化范圍,當(dāng)在低溫情況下溫度超過線性變化范圍時,會出現(xiàn)補(bǔ)償能力不足的情況,導(dǎo)致SF6密度表讀數(shù)有誤差,嚴(yán)重時將造成開關(guān)誤發(fā)SF6壓力低告警或閉鎖信號[1]。

        3.2 油位異常相關(guān)信號

        油位異常相關(guān)信號主要包括“××低抗/主變/站用變油位異常告警”,包括主變、低抗、站用變等,兩次極寒天氣期間共有22臺設(shè)備告警發(fā)信55條。其中,北京電力設(shè)備總廠的BKSJ-60000/35型號電抗器發(fā)信次數(shù)最多,為14次。經(jīng)分析,主要原因為該型號低抗產(chǎn)品油枕尺寸偏小,為?800×2 500,額定有效容量占總油體積的6.4%,不滿足10%的設(shè)計要求,導(dǎo)致在嚴(yán)寒天氣下產(chǎn)生低油位告警,補(bǔ)油后高溫天氣下又容易產(chǎn)生高油位告警。

        案例2:秦×變1號主變2號低抗油位異常,現(xiàn)場檢查油枕油位低于告警值。1號主變2號低抗無明顯滲漏油,判斷為北京電力設(shè)備總廠該型油枕容量較?。ú粷M足10%的設(shè)計要求),極寒天氣下負(fù)荷增長,低抗從滿載狀態(tài)退出運(yùn)行,環(huán)境溫度驟降,低抗本體及油枕內(nèi)絕緣油收縮,達(dá)到油位低非電量保護(hù)定值告警閾值,發(fā)油位低告警信號。

        3.3 開關(guān)機(jī)構(gòu)告警信號

        開關(guān)機(jī)構(gòu)告警信號共計263條,均為液壓機(jī)構(gòu)信號,其中油泵打壓超時信號228條,N2泄漏告警信號34條,油位低告警1條。其中,西門子的開關(guān)機(jī)構(gòu)發(fā)信次數(shù)最多。液壓機(jī)構(gòu)開關(guān)在氣溫驟降情況下易發(fā)生油壓及N2壓力變化,從而導(dǎo)致異常情況發(fā)生。

        案例3:吳×變2L30開關(guān)油位低告警。12月31日,吳×變2L30開關(guān)油位低告警,經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn),開關(guān)液壓機(jī)構(gòu)油位指示低于下限,后檢修專業(yè)到場帶電補(bǔ)油后,告警復(fù)歸,缺陷消除。

        3.4 加熱器故障相關(guān)信號

        加熱器故障信號總計發(fā)出350條,發(fā)信設(shè)備共22臺。西門子(杭州)高壓開關(guān)有限公司的3AP3FI-550型號設(shè)備發(fā)信次數(shù)最多,占比43.71%。檢查為加熱器的動作電流設(shè)置過小,經(jīng)調(diào)整動作電流后,信號復(fù)歸,設(shè)備恢復(fù)正常運(yùn)行。

        案例4:廻××變廻津線5053開關(guān)加熱器故障告警,發(fā)信153次,檢查為加熱器的動作電流設(shè)置過小。

        3.5 充油設(shè)備滲漏油

        極寒天氣下,充油設(shè)備(尤其是35 kV電抗器)容易出現(xiàn)滲漏油情況。主要原因為電抗器運(yùn)行工況比較特殊,嚴(yán)寒天氣下投切操作會導(dǎo)致電抗器經(jīng)受較大幅度的溫度變化,頻繁冷熱交替導(dǎo)致密封件不斷熱脹冷縮,再加上密封件本身材質(zhì)、質(zhì)量參差不齊,運(yùn)行一段時間后老化變硬,無法滿足密封要求,從而導(dǎo)致了滲漏油缺陷。

        案例5:三×變220 kV堡吳2W74線壓變A相滲油。1月18日,專業(yè)巡視發(fā)現(xiàn)2W74線壓變A相電容單元下節(jié)上部滲油。解體分析發(fā)現(xiàn)下節(jié)電容器內(nèi)部抽真空注油管與連通管有兩處滲漏點,管路螺栓處可以看到油珠,螺栓的銅銹也隨著油珠滴落至膨脹器頂部。該壓變已投運(yùn)12年,在此前一個月內(nèi),設(shè)備運(yùn)行環(huán)境較為惡劣,溫度極低。

        3.6 設(shè)備傾斜、斷裂

        極寒天氣下,低溫、大風(fēng)等惡劣氣象條件容易導(dǎo)致避雷針連接法蘭、避雷器底座、電容器支柱絕緣子等出現(xiàn)傾斜、裂縫甚至斷裂等缺陷。主要原因有:(1)部分避雷針法蘭螺栓未采用雙帽雙墊結(jié)構(gòu),增大了螺栓松動的風(fēng)險;(2)部分避雷器底座采用小直徑鋼管、角焊縫連接、無加強(qiáng)筋支撐的焊縫結(jié)構(gòu),該設(shè)計導(dǎo)致過渡段抗彎強(qiáng)度偏低,尤其是焊縫熔合線強(qiáng)度薄弱;(3)避雷器底座或構(gòu)支架由于密封不良或排水孔設(shè)置不合理等原因出現(xiàn)積水,在嚴(yán)寒天氣下結(jié)冰膨脹造成損傷;(4)部分電容器廠家瓷件材質(zhì)不良,在嚴(yán)寒天氣下受冷變脆,且與金屬結(jié)合部位存在膨脹系數(shù)不一致的情況,導(dǎo)致瓷件受冷碎裂。

        案例6:三××變220 kV東南角避雷針傾斜。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)該避雷針法蘭連接處共計6只緊固螺栓,其3只螺栓脫落,剩余的3只螺栓有2只已變形,造成避雷針向西面傾斜。

        4 應(yīng)對措施

        (1)極寒天氣前應(yīng)開展專業(yè)巡視,重點關(guān)注瓷柱式斷路器、組合電器的壓力指示是否在正常范圍內(nèi)。對于已發(fā)現(xiàn)存在漏氣點的設(shè)備,應(yīng)重點跟蹤檢查,如接近告警值應(yīng)考慮提前補(bǔ)氣處理[2]。對于新發(fā)現(xiàn)的SF6低氣壓告警設(shè)備,應(yīng)及時進(jìn)行檢漏,存在漏氣點的設(shè)備應(yīng)結(jié)合停電計劃進(jìn)行修理。

        (2)針對北京電力設(shè)備總廠低抗儲油柜容積偏小問題,廠家已出具更換大容量儲油柜的實施方案,后續(xù)將陸續(xù)完成治理工作。

        (3)針對近年來低抗?jié)B漏油故障較多的思源電氣股份有限公司進(jìn)行約談,明確故障原因為該公司早期(2016年前)使用的丙烯酸酯密封墊存在批次性材質(zhì)缺陷,無法滿足電抗器長期使用要求。極寒天氣來臨前,公司組織低抗專項巡查,逐臺判斷是否存在低油位告警以及滲漏油情況。目前已組織思源公司制定低抗?jié)B漏油處理的詳細(xì)方案,針對2016年以前未更換過密封墊的產(chǎn)品,按照輕重緩急逐步更換箱蓋上部所有密封墊。

        (4)針對油浸式流變、壓變,需做好極端天氣下的專業(yè)巡視,重點檢查在冷熱溫差較大情況下瓷套、二次接線盒、閥門、法蘭、流變頭部等部位有無滲漏,發(fā)現(xiàn)異常及時處置。

        (5)針對構(gòu)架避雷針傾斜暴露的問題開展專項排查。通過使用望遠(yuǎn)鏡、調(diào)閱無人機(jī)巡視視頻和照片等方式,開展獨立避雷針和構(gòu)架避雷針隱患排查,重點排查避雷針本體是否存在傾斜、開裂,法蘭連接部位是否存在銹蝕、變形、開裂、松動,法蘭連接螺栓是否采用“雙帽雙墊”,鋼管避雷針底部是否設(shè)置排水孔等。

        (6)針對避雷器底座、電容器支柱絕緣子等出現(xiàn)裂縫甚至斷裂等缺陷,一是要做好極寒天氣下變電站設(shè)備專項巡視,關(guān)注電容器支柱絕緣子是否存在裂紋,避雷器底座、構(gòu)支架銹蝕情況以及對應(yīng)主設(shè)備傾斜情況,發(fā)現(xiàn)問題及時處理;二是對避雷器類似無加強(qiáng)筋的小直徑過渡底座及時補(bǔ)焊加強(qiáng)筋,增大機(jī)械強(qiáng)度;三是結(jié)合主設(shè)備停電開展構(gòu)支架頂部鋼板狀態(tài)評估,發(fā)現(xiàn)積水問題或鋼板裂紋、翹起、變形,及時采取排水、加固等處理措施。

        5 結(jié)語

        通過寒潮期間設(shè)備運(yùn)行大數(shù)據(jù)分析,可以發(fā)現(xiàn)特定氣候條件下設(shè)備運(yùn)行特點和潛在問題,并據(jù)此制定關(guān)于做好冬季變電一次設(shè)備防寒防凍專項工作的相關(guān)管理規(guī)定,落實好差異化跟蹤管控措施,保證寒潮期間設(shè)備安全運(yùn)行。

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