一起主變壓器瓦斯誤動作原因分析

張國亞

(大唐國際張家口發電廠，河北 張家口 075000)

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故障分析

一起主變壓器瓦斯誤動作原因分析

張國亞

(大唐國際張家口發電廠，河北 張家口 075000)

通過對某220 kV變電站主變壓器短期內發生3次重瓦斯保護動作的原因查找、分析，敘述了變壓器在發生重瓦斯跳閘后的一般查找方法。通過事故主因對金屬波紋珊式儲油柜的結構、原理進行介紹，總結了其在運輸、安裝及使用過程中的注意事項，降低了變壓器在運行過程中因儲油柜內部導向輪卡澀而造成的重瓦斯誤動故障，提高了設備的安全可靠性。

220 kV變電站；主變壓器；儲油柜；瓦斯保護；誤動作

金屬波紋珊式儲油柜作為一種新式變壓器油量調節裝置，因具有密封性強、維護量小、靈敏度高、補償量大以及結構簡單、便于觀察等特點，使其在電力生產中的應用日益廣泛。然而，其在生產、運輸過程及對使用地點環境等方面要求苛刻，少數產品在使用過程中因發生導向輪卡澀，而發生變壓器瓦斯誤動作[1]。本文通過分析并采取有效措施，從根本上解決了導向輪卡澀問題，可充分發揮金屬波紋珊式儲油柜的優點。

1 事故經過

2016年7月14日9:25，某變電站主控室事故聲音響起，后臺機顯示1號主變高壓側斷路器2201、低壓側3501斷路器跳閘，1號主變功率降為零。1號主變“本體重瓦斯”光字亮。繼電保護室1號主變保護屏C柜非電量保護裝置的“本體重瓦斯動作”燈亮，保護裝置故障燈亮。

就地檢查1號主變高壓側2201、低壓側3501斷路器均跳閘，且高、低壓側斷路器六氟化硫氣體壓力及外觀均未見異常。1號主變本體無滲漏，油位、油溫及繞組溫度正常，壓力釋放閥未動作。此外，該站在近1個月的時間內，發生了3次本體重瓦斯動作，其中前2次是在運行中，后1次是在停電檢查中，具體情況見表1。

表1 主變瓦斯動作情況統計

2 事故原因排查

2.1 變壓器外部檢查

經檢查，儲油柜油位與溫度相對應，本體未發現滲、漏油跡象；套管油位正常，外部無破損、無油污、無放電痕跡及其他異?，F象；引線接頭、電纜無發熱跡象；壓力釋放器、安全氣道及防爆膜完好無損；從瓦斯繼電器及集氣盒處進行排氣均未見氣體排出。

該變壓器額定容量為100 MVA，配置了6.0 kg的硅膠干燥罐，使用的直徑規格為5 mm的藍色球狀硅膠干燥劑，符合DL/T 572—2010《電力變壓器運行規程》有關要求[2]，且干燥劑顏色正常、油杯油位正常，油內有氣泡產生，排除呼吸器堵塞造成瓦斯誤動作可能。

本體瓦斯繼電器油流方向指示箭頭正確，繼電器兩側閥門及儲油柜呼吸器閥門均處于打開狀態，繼電器防雨罩密封性良好，未出現潮濕和滲油現象。動作發生后，對瓦斯繼電器及其回路進行檢查、傳動，結果均正常，排除瓦斯繼電器本身存在質量問題。

2.2 變壓器內部檢查

對主變絕緣油進行色譜分析，并與之前化驗數據進行對比，各項指標均合格。為確保本次化驗數據的準確性，稍后進行二次取樣化驗，結果與上次基本一致,見表2。從近3次故障來看，均未出現輕瓦斯動作信號，結合色譜化驗結果，可以排除變壓器內部發生故障的可能[3]。

表2 1號主變油色譜化驗結果 μL/L

對主變高、低壓側繞組進行直流電阻、絕緣電阻及鐵芯接地絕緣電阻試驗，試驗結果均合格，且與歷次試驗結果對比無明顯變化[2]，具體試驗結果見表3、表4。

表3 直流電阻測試值 MΩ

表4 絕緣電阻、吸收比

注：油溫為5 ℃；環境溫度為14 ℃；濕度為60%。

2.3 保護回路檢查

對錄波裝置進行查看，未發現故障錄波，無電量保護動作報告，無保護啟動。

檢查主變保護裝置、主變本體測控柜、各保護電纜接線均正常；保護回路電源正負極對地電壓均正常，無直流接地現象[4]；檢查本體重瓦斯開入回路，未發現寄生回路，外部電纜屏蔽層接地良好；用1 000 V搖表測量本體重瓦斯回路的電纜絕緣，測量結果合格，具體數據見表5；保護傳動正常，動作、報警均準確無誤。排除保護回路短路或直流絕緣異常等問題而引起瓦斯誤動作的可能。

表5 1號主變瓦斯保護回路電纜絕緣測量值

3 原因分析

根據現場分析發現，1號主變前后3次發生重瓦斯動作的時間基本在上午9:00左右，而該變電站所處地理位置的晝夜溫差平均在18 ℃左右，而上午9：00左右正是氣溫由冷轉暖的時刻。此外，通過調看運行記錄發現，重瓦斯保護動作時也是主變負荷增大較多時，此時變壓器的上層油溫及繞組溫度升高較大。

對1號主變本體儲油柜的油位進行觀察發現，當油表指針到達5時，會持續30 min左右靜止不動，然后會突然跳至10左右，并伴隨本體重瓦斯動作。

由以上現象，可知本次故障是因儲油柜內波紋珊不能隨油溫升高而進行連續性移動造成油壓憋滯，致使變壓器油短時間內大量流至儲油柜，而最終導致本體重瓦斯誤動。

通過查閱資料，金屬波紋珊式儲油柜結構原理為:儲油柜內腔是與大氣相通的波紋珊氣囊，其一端為自由伸縮的活動端，另一端通過焊接與端板固定并將油腔封閉。絕緣油在波紋珊外部和外殼之間，通過下部連接口與變壓器油箱相通。當絕緣油隨溫度變化產生體積膨脹或收縮時，促使波紋珊伸縮，從而改變柜內油腔的大小，實現在全密封條件下的體積補償，圖1為金屬波紋珊儲油柜結構原理圖。

通過向生產廠家咨詢得知，該儲油柜存在極小概率的導向輪卡澀問題。發生卡澀時，波紋珊隨絕緣油體積的膨脹或收縮而進行平滑移動的特性會減弱。當絕緣油體積隨溫度的升高而繼續增大時，波紋珊所受的壓力會繼續增大，當其所受壓力超過卡澀阻尼時，波紋珊的導向輪會瞬間越過卡澀點而到達其應該到達的位置，而此時，伴隨著壓力瞬間釋放，大量油流會通過瓦斯繼電器自油箱流至儲油柜。當絕緣油的流速達到瓦斯繼電器的動作值時，便發生了變壓器的瓦斯誤動作。

圖1 儲油柜結構原理圖

查看運輸記錄發現，該儲油柜在運輸過程中，波紋珊的密封塞脫落，導致內部預充的微正壓破壞。在設備到達現場后，因驗收把關不嚴，未對該問題提出異議。因此可以推測變壓器在長距離的運輸過程中受到較大的外力沖擊，造成波紋珊導向輪有輕微的磨損，隨著運行時間的延續，使得磨損處愈加嚴重，最終導致波紋珊嚴重卡澀。

4 防范措施

4.1 質量與工藝

儲油柜的定制應嚴格按照標準執行，以確保其在特定使用地點的可靠性、穩定性。制造時，要保證焊接及密封質量，防止發生內漏。加大柜體與導向輪間的距離，保證波紋珊的順暢移動[2]。

4.2 裝卸與運輸

在裝卸過程中，要有專業人員監督，使用正確的方法進行裝卸，防止發生磕碰、震蕩使儲油柜變形。運輸前后記錄波紋珊內預充氣體壓力，發現氣體泄漏后，及時針對情況進行原因查找、分析，必要時需返廠處理。

4.3 使用與維護

投運初期，應追蹤觀察儲油柜油位指示能否隨油溫變化而變化，油位顯示值應與廠家提供的油位-曲線標示相一致，以保證波紋珊能夠順滑移動。在夏季高負荷或冬季停運時，亦應加強巡視，防止油量過高或過低。

5 結束語

在電力生產過程中，因發生率較低，儲油柜內波紋珊卡澀問題在眾多引起瓦斯保護誤動作的原因中，常常被忽視。然而在金屬波紋珊式儲油柜應用日益廣泛的今天，其生產、運輸、安裝、使用等過程的嚴格把關顯得尤為重要。通過本次事故分析，得出變壓器在日常使用中，應加強儲油柜的檢查及維護，加大對金屬波紋珊式儲油柜的關注度。

[1] 周大東，王東燁，凌立平.超高壓輸電線路參數變頻測量技術的研究和應用[J].東北電力技術，2012，33(10)：31-34.

[2] 電力變壓器運行規程:DL/T572—2010[S].

[3] 變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則:DL/T722—2000[S].

[4] 張武洋，張文楷，李 偉.智能化變電站時鐘同步方案應用研究[J].東北電力技術，2011，32(9)：15-18.

Causes Analysis on One Main Transformer Gas Protection Misoperation

ZHANG Guoya

(Datang International Zhangjiakou Power Plant，Hebei，Zhangjiakou 075000，China)

The article based on main transformer of a 220 kV substation in a short term. Three heavy gas protection malfunction search，analysis and describe the general search method of transformer in the event of heavy gas after the trip. The structure，principle and incidents of corrugated metal grid type oil storage tank are introduced，which also gives the transport，installation and points for attention in using process. It reduces the heavy gas protection malfunction of transformer during operation due to internal oriented storage cabinet wheel jam caused and improves safety and reliability of equipment.

220 kV substation；main transformer；storage cabinets；gas protection；mulfunction

TM41

A

1004-7913(2017)04-0049-03

張國亞(1983)，男，工程師，從事變電站電氣設備生產管理工作。

2017-01-09)