瓦斯繼電器是油浸式高壓并電抗器主要的非電量保護裝置之一,瓦斯繼電器動作后,根據其中收集的氣體成分分析便可初步判斷電抗器故障類型。對于一些已出現氣體成分異常但由于停電計劃等原因安排加強監視、關注油色譜數據變化的電抗器,在發生瓦斯繼電器輕瓦斯動作后,如果不及時準確的分析判斷出故障原因,輕則給運行、檢修、試驗等部門帶來麻煩,重則造成主變跳閘,用戶停電。
為了防范此類故障的再發生,本文對冀北電網一起監視運行狀態的500kV電抗器輕瓦斯動作故障進行分析,分別從油浸式高壓并電抗器維護過程和油氣分離盒結構上找出了導致此次故障發生的原因,由此提出了相應的改進措施并取得較好效果。
2018年5月5日11:07,冀北電網某500kV線路并聯電抗器發輕瓦斯報警信號。現場檢查該電抗器瓦斯繼電器內有無色氣體,氣量約350mL,電抗器無異聲、呼吸器呼吸正常,油溫正常為47℃。
對本體電抗器油進行色譜分析,數據見表1;對瓦斯繼電器取氣,并進行氣體成分分析,數據見表2;從數據對比來看,油色譜數據較以往無明顯增長。進一步查找產氣原因,首先對電抗器套管升高座、散熱器等部位進行放氣,無氣體。檢查儲油柜底部油氣分離盒,能夠放出氣體。
表1 故障相電抗器油色譜分析數據
表2 故障相電抗器氣體成分分析數據
故障相電抗器于2018年3月例行檢修試驗時發現C2H2氣體含量異常:C2H2氣體含量由上次的0.5μL/L增加到1.9μL/L,從歷史數據來看,該電抗器C相自投運以來長期存在0.3~0.5μL/L的C2H2,數據比較穩定。發現異常后對電抗器開展超聲局部放電檢測和復測。
測試過程中A、B相基本無超聲信號,C相油枕下方工頻超聲信號最大,油枕對側信號最小。就測試結果分析認為該相電抗器主絕緣不存在放電現象,故決定對該電抗器加強監視,關注油色譜數據變化情況。
電抗器輕瓦斯保護動作于信號,其動作值按氣體容積整定,整定值為250~300mL。正常情況下,瓦斯繼電器內是充滿變壓器油的,輕瓦斯接點斷開。變壓器內部發生缺陷產生氣體時,這些氣體聚集在瓦斯繼電器內而導致浮球隨油面下降。達到定值后接點閉合,發出輕瓦斯報警信號。
故障相電抗器儲油柜剖面圖如圖1所示。經現場檢查,故障相電抗器儲油柜底部設計有油氣分離盒,油氣分離盒是為了電抗器安裝時,防止氣體進入儲油柜內部而設置的,電抗器安裝時,當變壓器油進入盒內時,盒的上部聚集一定量的氣體,安裝完成后,需要向外排氣,該相電抗器的油氣分離盒無觀察窗,安裝時無法觀察內部是否有氣體。油氣分離盒結構如圖2所示。
圖1 儲油柜剖面圖
隨著氣體體積的膨脹,在油面低于圖2中管路①的下口前,油面將一直下降;當油面低于管路①的下口時,儲油柜內的絕緣油進入油氣分離盒,但油面不會高于管路①的下口。在油面低于管路②的上邊緣前,瓦斯保護不動作;當油面低于管路②的上邊緣后,瓦斯及其管路內的絕緣油將隨油氣分離盒內的油面共同下降,氣體進入瓦斯繼電器,導致瓦斯繼電器輕瓦斯動作報警。油氣分離盒現場實物如圖3所示。
圖2 油氣分離盒結構圖
圖3 油氣分離盒現場實物圖
發生此次輕瓦斯動作故障后,立即對該線路A、B相電抗器和該變電站其他電抗器的儲油柜進行檢查,儲油柜下部均無油氣分離盒,其儲油柜下部結構如圖4所示。對于此類故障的防范,應先對運維的變壓器及電抗器進行全面排查,對同結構的儲油柜建立詳細臺賬。
同時,對標準化作業指導書進行修編,結合檢修對同類型儲油柜進行排氣,避免投運后因排氣不徹底發生輕瓦斯動作。繼續加強對該電抗器的油色譜數據跟蹤,將跟蹤周期縮短為兩天一次,出現數據異常增長時及時上報。
圖4 該變電站其他電抗器的儲油柜下部實物圖
在新建工程的設備選型和可研初設時,應特別注意儲油柜與瓦斯繼電器連接結構。建議新建變電站在變壓器(電抗器)選型設計時不使用油氣分離盒設計,若因廠家設計等原因儲油柜下方有油氣分離盒時,出廠時必須加裝觀察窗,同時對觀察窗材質的防凍抗裂指標提出要求。
這是一起典型的運維檢修過程中由于對變壓器結構了解不全面,導致變壓器油路排氣不徹底導致的輕瓦斯告警的事件。
通過對故障過程分析可以看出,對于帶有油氣分離盒的儲油柜,當發生輕瓦斯報警時,應采取以下措施: