尤子峰

(安徽省合肥聯(lián)合發(fā)電有限公司，安徽 合肥 231607)

0 引言

瓦斯保護(hù)是變壓器內(nèi)部一個(gè)非常重要的非電氣量保護(hù)，對變壓器匝間和層間短路、鐵心故障、套管內(nèi)部故障、繞組內(nèi)部斷線、絕緣劣化、油面下降等故障均能靈敏動(dòng)作。當(dāng)油浸式變壓器的內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，電弧使變壓器油分解并產(chǎn)生大量的氣體，其強(qiáng)烈程度隨故障嚴(yán)重程度有所不同。電廠瓦斯保護(hù)正是利用反應(yīng)氣體狀態(tài)的瓦斯繼電器來實(shí)現(xiàn)變壓器內(nèi)部故障時(shí)保護(hù)變壓器的目的。

1 變壓器瓦斯保護(hù)原理

在瓦斯保護(hù)繼電器內(nèi)部，上部是一個(gè)密封的浮筒，下部是一塊金屬檔板，兩者均裝有密封的水銀接點(diǎn)；浮筒和檔板可以圍繞各自的軸旋轉(zhuǎn)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 瓦斯部繼電器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

(1) 在正常運(yùn)行時(shí)，繼電器內(nèi)充滿油，浮筒浸在油內(nèi)，處于上浮位置，水銀接點(diǎn)斷開；檔板則由于本身重量而下垂，其水銀接點(diǎn)也是斷開的。

(2) 當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，氣體產(chǎn)生的速度較緩慢，氣體上升至儲(chǔ)油柜途中首先積存于瓦斯繼電器的上部空間，使油面下降，浮筒隨之下降而使水銀接點(diǎn)閉合，接通延時(shí)信號，這就是所謂的“輕瓦斯”。

(3) 當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，則產(chǎn)生強(qiáng)烈的瓦斯氣體，油箱內(nèi)壓力瞬時(shí)突增，產(chǎn)生很大的油流向油枕方向沖擊，因油流沖擊檔板，檔板克服彈簧的阻力，帶動(dòng)磁鐵向干簧觸點(diǎn)方向移動(dòng)，使水銀觸點(diǎn)閉合，接通跳閘回路，使斷路器跳閘，這就是所謂的“重瓦斯”。

2 主變瓦斯繼電器布置

某電廠2臺(tái)主變分別配置有6只瓦斯繼電器，用于不同位置的測量保護(hù)，分別在低壓側(cè)升高座、高壓側(cè)A相升高座、高壓側(cè)B相升高座、高壓側(cè)C相升高座、無載調(diào)壓開關(guān)以及主變油枕與本體連接管處(即主瓦斯)。

在主變底部西面分別為每個(gè)瓦斯繼電器配備了一只放氣閥，分別對應(yīng)主瓦斯、高壓側(cè)A相升高座瓦斯、高壓側(cè)B相升高座瓦斯、高壓側(cè)C相升高座瓦斯、低壓側(cè)升高座瓦斯及無載調(diào)壓開關(guān)瓦斯。

該廠集控DCS系統(tǒng)畫面中設(shè)置有2處瓦斯報(bào)警，一處為主變低壓側(cè)升高座處瓦斯繼電器輕瓦斯報(bào)警(BUCHLZ LV)，另一處為上述其余5只瓦斯繼電器輕瓦斯的綜合報(bào)警(BUCHLZ HV)。

3 2號主變輕瓦斯報(bào)警

2020-04-08 以來，2號主變低壓側(cè)升高座處瓦斯繼電器頻發(fā)輕瓦斯報(bào)警信號。截至4月18日，累計(jì)發(fā)出輕瓦斯報(bào)警110次。

4月11日，該廠儀控專業(yè)修改了2號主變瓦斯報(bào)警信號配置方式，將其中BUCHLZ LV報(bào)警信號由原來的低壓側(cè)升高座處瓦斯繼電器，修改為油枕和本體連接管處的瓦斯繼電器專用，作為主瓦斯報(bào)警信號；BUCHLZ HV報(bào)警信號修改為其余5處瓦斯繼電器(包括低壓側(cè)升高座、高壓側(cè)A 相升高座、高壓側(cè)B相升高座、高壓側(cè)C相升高座及無載調(diào)壓開關(guān))公用。從4月11日調(diào)整主變瓦斯報(bào)警配置方式以后，BUCHLZ LV信號再未報(bào)警，報(bào)警集中為BUCHLZ HV信號。同時(shí)，分析報(bào)警的間隔時(shí)長，每日小夜班、大夜班主變輕瓦斯報(bào)警間隔時(shí)間明顯小于白班報(bào)警的間隔時(shí)間。

在報(bào)警發(fā)生之后，該廠化學(xué)專業(yè)對變壓器內(nèi)部氣體進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)2號主變低壓側(cè)升高座的瓦斯繼電器內(nèi)氣樣的CO和CO2含量在4月13日出現(xiàn)明顯異常，測得CO和CO2含量分別達(dá)到84862 μL/L，537437 μL/L，CO是其他幾次檢測數(shù)據(jù)的數(shù)倍，CO2含量是其他幾次檢測數(shù)據(jù)的數(shù)十倍，同時(shí)還檢測出了O2和N2。

4 原因分析

在4月11日改變瓦斯報(bào)警配置方式之后，BUCHLZ LV信號報(bào)警次數(shù)明顯變少，最后一次報(bào)警與上一次報(bào)警之間的時(shí)間間隔也有兩天多。相反，另一個(gè)BUCHLZ HV信號的報(bào)警次數(shù)明顯增多，這種現(xiàn)象證明發(fā)生報(bào)警的瓦斯繼電器來自于低壓側(cè)升高座處。

從時(shí)間上看，輕瓦斯報(bào)警可能出現(xiàn)在每天的任意一個(gè)時(shí)段，其報(bào)警均勻地分布于一天之中，唯一可以發(fā)現(xiàn)明顯不同的一點(diǎn)是兩次報(bào)警之間的間隔時(shí)間。通過分析每次報(bào)警的發(fā)生時(shí)間，可以發(fā)現(xiàn)在一天當(dāng)中，白班期間的報(bào)警間隔時(shí)間普遍大于小夜班和大夜班，同時(shí)對于機(jī)組負(fù)荷來說，在高負(fù)荷時(shí)的報(bào)警間隔明顯小于低負(fù)荷時(shí)；此外，2號機(jī)組在4月11～18日的白班經(jīng)常會(huì)進(jìn)入深度調(diào)峰，而小夜班和大夜班期間經(jīng)常會(huì)帶滿負(fù)荷。由此可以得出一個(gè)初步推論為機(jī)組高負(fù)荷時(shí)，2號主變輕瓦斯報(bào)警更加頻繁。

從氣樣分析結(jié)果來看，在4月13日的檢測報(bào)告中，2號主變低壓側(cè)瓦斯繼電器氣樣里的CO和CO2含量較其他部位不同，變壓器油中CO產(chǎn)氣量是受變壓器內(nèi)在及外在因素較為敏感的一種氣體，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷升高時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致主變內(nèi)部線圈溫度升高，而變壓器絕緣壽命損失是隨著溫度升高呈指數(shù)關(guān)系增長的，故高負(fù)荷時(shí)變壓器中的絕緣熱損將高于低負(fù)荷時(shí)；又因?yàn)樽儔浩鞯慕^緣材料劣化分解參考指標(biāo)主要表現(xiàn)在CO和CO2含量上，當(dāng)故障涉及固體絕緣材料時(shí)，一般CO2/CO小于3，最好使用CO2和CO的增量進(jìn)行計(jì)算；當(dāng)固體材料絕緣老化時(shí)，一般CO2/CO大于7。

通過氣樣分析結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，最近一段時(shí)間2號主變瓦斯繼電器內(nèi)氣樣檢測出O2和N2，這是由空氣滲入所致。主變本體輔助設(shè)備眾多，各設(shè)備之間存在裝配縫隙，與外部環(huán)境密封部分難免會(huì)存在不嚴(yán)密之處。當(dāng)變壓器外部環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，變壓器內(nèi)部氣體體積也會(huì)發(fā)生變化；當(dāng)溫度由高降低之后，變壓器內(nèi)部氣體體積收縮。這些都有可能導(dǎo)致空氣滲入，逐漸在瓦斯繼電器頂部匯聚，造成輕瓦斯報(bào)警。

該廠電氣檢修人員在每次主瓦斯繼電器報(bào)警后均對主變本體進(jìn)行檢查，均發(fā)現(xiàn)集氣盒內(nèi)有積氣，同時(shí)該廠化學(xué)專業(yè)取油樣進(jìn)行色譜、微水、耐壓(60 kV以上)、酸值、糠醛(0.032 mg/L)、T501含量(0.24 %)、旋轉(zhuǎn)氧彈值(257 min)、油高溫介損(0.01987)等測試無明顯異常；取氣樣進(jìn)行色譜等測試也未見明顯異常。

在該廠2號機(jī)5月后進(jìn)行的停機(jī)檢修期間，電氣專業(yè)檢修人員對主變本體進(jìn)行了查漏消缺工作。經(jīng)檢修檢查，確認(rèn)第5組冷卻器潛油泵進(jìn)口處DN200蝶閥損壞，閥瓣與閥桿固定螺栓切斷，閥門未處于完全打開狀態(tài)，閥芯密封圈也存在一定程度的老化。此外，2號主變呼吸器油杯加油油位較高，油壓大于油枕內(nèi)部氣壓，導(dǎo)致不能連續(xù)呼吸。

結(jié)合修前跟蹤以及檢修過程中所處理問題進(jìn)行綜合分析，得出2號主變進(jìn)氣以及本次主變瓦斯頻繁報(bào)警的原因，是由于該主變第5組冷卻器潛油泵進(jìn)口DN200蝶閥運(yùn)行中實(shí)際未開足導(dǎo)致油泵進(jìn)口節(jié)流、局部負(fù)壓增大，加上進(jìn)口蝶閥閥芯滲漏，故導(dǎo)致空氣從密封不嚴(yán)處進(jìn)入。

5 處理措施

(1) 取出第5組冷卻器潛油泵進(jìn)口DN200蝶閥兩側(cè)斷絲重新上螺栓，并經(jīng)開關(guān)試驗(yàn)正常，同時(shí)更換了備品潛油泵。

(2) 更換5組潛油泵進(jìn)出口密封圈3只，其中進(jìn)口1只、出口2只，規(guī)格型號：內(nèi)徑×厚度 為134.3 mm×5.70 mm；更 換 潛 油 泵 進(jìn) 口蝶閥密封圈2只，規(guī)格型號：內(nèi)徑×厚度為124.3 mm×5.72 mm。

(3) 更換5組潛油泵進(jìn)口下部快閥密封圈。

(4) 檢查5組潛油泵進(jìn)口蝶閥閥芯滲漏情況，發(fā)現(xiàn)第2組正常，故對各組進(jìn)行了如下處理。

① 第1組更換閥芯O型圈。

② 第2組更換第1組潛油泵油流繼電器上閥。

③ 第3組更換備品蝶閥。

④ 第4組更換第1組潛油泵油流繼電器下閥。

檢修結(jié)束再鑒定時(shí)，維修人員對2號主變打熱油循環(huán)72 h；放油后真空注油，再次熱油循環(huán)24 h；靜置48 h后，含氣量均在3 %以內(nèi)。靜置期間對6處瓦斯繼電器進(jìn)行了3次排氣；機(jī)組并網(wǎng)后檢查6處瓦斯積氣情況，均無積氣，故基本確定本次故障已經(jīng)消除。

6 結(jié)束語

檢修班組在今后的檢修工作中，要嚴(yán)格按照規(guī)程進(jìn)行操作，避免出現(xiàn)以下問題。

(1) 檢修班組對主變滲油缺陷重視程度不夠，對強(qiáng)迫油循環(huán)循環(huán)風(fēng)冷變壓器負(fù)壓區(qū)的存在認(rèn)識不足，班組應(yīng)對充油設(shè)備的滲漏引起重視，特別是主變的滲漏油情況要高度重視，如負(fù)壓區(qū)存在滲漏應(yīng)及時(shí)停運(yùn)該組冷卻器，其他部位出現(xiàn)滲漏應(yīng)持續(xù)跟蹤并盡快處理。先前2號機(jī)組兩次調(diào)停，2號主變停運(yùn)后第5組潛油泵進(jìn)口蝶閥就存在滲漏油情況，班組均未能分析其危害，僅簡單處理了事，對負(fù)壓區(qū)認(rèn)識存在盲區(qū)從而任由該泵繼續(xù)運(yùn)行。

(2) 檢修時(shí)，主變DN200蝶閥開、關(guān)不得野蠻操作，切勿擅自使用加長桿；開、關(guān)主變內(nèi)部閥門應(yīng)雙手操作，如需外委單位操作，必須監(jiān)護(hù)到位。

(3) 對主變修前呼吸器長期不能正常呼吸認(rèn)識不夠，分析不到位；今后對主變、高廠變呼吸器運(yùn)行情況須加強(qiáng)觀察，如遇異常情況應(yīng)及時(shí)分析處理。

(4) 主變易損備品準(zhǔn)備不足，導(dǎo)致出現(xiàn)問題后備品不能及時(shí)供應(yīng)，應(yīng)予以針對性改進(jìn)。