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  • 頭條500kV并聯電抗器輕瓦斯動作原因分析及改進措施
    2020-06-29 作者:林林、黃柯、王建偉、程智鵬、朱夢鴿  |  來源:《電氣技術》  |  點擊率:
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    導語國網冀北電力有限公司、國網節能服務有限公司的研究人員林林、黃柯、王建偉、程智鵬、朱夢鴿,在2019年第7期《電氣技術》雜志上撰文,介紹了一起500kV電抗器輕瓦斯保護動作故障案例,對故障電抗器瓦斯繼電器的結構及輕瓦斯動作原理進行了說明。 通過分析得出了此次輕瓦斯保護動作是由于維護后對油氣分離盒處理不當以及油氣分離盒結構不合理等原因造成的結論,并提出了電抗器維護中應注意的事項及油氣分離盒結構改進的意見。

    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。

    1 事件經過

    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。

    500kV并聯電抗器輕瓦斯動作原因分析及改進措施

    表1 故障相電抗器油色譜分析數據

    500kV并聯電抗器輕瓦斯動作原因分析及改進措施

    表2 故障相電抗器氣體成分分析數據

    2 原因分析

    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。

    500kV并聯電抗器輕瓦斯動作原因分析及改進措施

    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。

    500kV并聯電抗器輕瓦斯動作原因分析及改進措施

    圖2 油氣分離盒結構圖

    500kV并聯電抗器輕瓦斯動作原因分析及改進措施

    圖3 油氣分離盒現場實物圖

    3 防范措施及改進

    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。

    500kV并聯電抗器輕瓦斯動作原因分析及改進措施

    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。

    結論

    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:

    • ①確認瓦斯繼電器及儲油柜內的油面,防止因假油位未及時發現,確保變壓器具有充足的絕緣油;
    • ②檢查呼吸器的呼吸是否正常,以防呼吸不暢引起的較大負壓;
    • ③若油氣分離盒無觀察窗,應立即取氣分析,確定氣體成分,判斷缺陷原因,制定檢修策略;
    • ④若油氣分離盒有觀察窗時,應特別注意瓦斯繼電器和觀察窗油面高低,當瓦斯繼電器內油面較低時,應先確認儲油柜油位正常且呼吸通暢后,再考慮通過放氣管放出油氣分離盒內氣體。
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