安康水電廠幾起變壓器事故分析及運(yùn)行維護(hù)

張向陽

摘要:文章通過分析安康電廠幾起變壓器事故原因,闡述了主變?cè)谶\(yùn)行中存在的幾個(gè)事故多發(fā)點(diǎn),提出我廠對(duì)主變及其附屬設(shè)備改造及運(yùn)行維護(hù)的對(duì)策。

關(guān)鍵詞:主變;色譜分析;高壓出線套管;冷卻器;主變保護(hù)

中圖分類號(hào):TM406 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-8937(2009)20-0114-02

安康水電廠是目前陜西省已經(jīng)建成的最大水電站,電站共有四臺(tái)20萬kW機(jī)組和一臺(tái)5.25萬kW的機(jī)組,總裝機(jī)容量82.25萬kW,在西北電網(wǎng)中擔(dān)任調(diào)頻、調(diào)峰合事故備用任務(wù)。發(fā)變組采用單元接線方式,出口電壓13.8 kV,1#發(fā)變組聯(lián)結(jié)至110 kV母線;2#、3#、4#發(fā)變組聯(lián)結(jié)至330 kV母線;330 kV與110 kV系統(tǒng)通過5#聯(lián)絡(luò)變壓器聯(lián)絡(luò)運(yùn)行。三回330 kV線路通過安-金-柞Ⅰ、Ⅱ線和安-喜-漢-馬線與陜西關(guān)中主電網(wǎng)聯(lián)絡(luò),5回110 kV出線向安康地區(qū)電網(wǎng)供電。全部機(jī)組已于1992年末全部投入運(yùn)行。

主變壓器是水電廠中重要設(shè)備之一,其可靠穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)電力生產(chǎn)有著重要意義,安康水電廠1號(hào)主變?yōu)?40MVA,110/13.8 kV、雙卷三相升壓變壓器,2-4號(hào)主變?yōu)?40MVA、330/13.8 kV、雙卷三相升壓變壓器,5號(hào)主變?yōu)?80MVA、330/110/10.5 kV、三相有載調(diào)壓變壓器。變壓器中性點(diǎn)采用常規(guī)敞開式設(shè)備。我廠的四臺(tái)主變及5B聯(lián)絡(luò)變的安全運(yùn)行在系統(tǒng)中是非常重要的,關(guān)系到電力生產(chǎn)的順利進(jìn)行。所以在日常運(yùn)行中,都應(yīng)該重點(diǎn)巡回,根據(jù)安康水電廠近幾年的事故統(tǒng)計(jì),我們發(fā)現(xiàn)其中變壓器事故占到很大的比重,所以我們必須詳細(xì)分析其事故原因才能夠找出事故多發(fā)點(diǎn)的內(nèi)在規(guī)律和缺陷。這有助于我們平時(shí)的運(yùn)行和對(duì)事故的控制預(yù)防。

1色譜分析異常與處理

2002年2月我廠在進(jìn)行4號(hào)主變定期色譜分析中發(fā)現(xiàn)CH4、C2H4、C1+C2增長很快,且C1+C2超過規(guī)程要求的注意值。通過對(duì)4號(hào)主變進(jìn)行試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鐵心絕緣為零,變壓器空載時(shí)測(cè)得鐵心的接地電流為25A,進(jìn)一步確定4號(hào)主變存在鐵心多點(diǎn)接地故障。將變壓器油全部排完在現(xiàn)地進(jìn)人對(duì)變壓器內(nèi)部進(jìn)行了檢查。由于條件所限未找到故障點(diǎn),吊罩后經(jīng)仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)A相鐵芯柱上端靠近旁軛側(cè)第一硅鋼片松動(dòng)后滑出,并搭接在鐵心夾緊件上,構(gòu)成鐵芯多點(diǎn)接地。

這次事故的發(fā)生,一方面說明檢修水平有待提高;另一方面暴露我廠氣體檢測(cè)分析系統(tǒng)存在缺陷,變壓器運(yùn)行中絕緣油的多起缺陷,因該裝置由于安裝位置不太合適,處于變壓器取油口油管死角,未能可靠報(bào)警,存在誤報(bào)警現(xiàn)象。所以建議改進(jìn)氣體檢測(cè)分析系統(tǒng)的安裝位置。

變壓器在運(yùn)行中,絕緣油和固體絕緣材料在電熱的作用下分解產(chǎn)生的各種氣體中,對(duì)判斷故障有價(jià)值的氣體有甲烷、乙烷、氫、一氧化碳、二氧化碳。正常的老化過程產(chǎn)生的氣體主要是一氧化碳和二氧化碳,而原有的微量氫氣含量基本不變或變化很小,故障情況發(fā)生的氣體含量與正常的情況不同,油中溶解的氣體能有效地發(fā)現(xiàn)判斷過熱或放電型的故障,充油設(shè)備不同故障類型產(chǎn)生的氣體組合如表1所示。

從上表中可見,各種不同類型的故障產(chǎn)生的氣體組分中都有氫氣,并且根據(jù)不同類型故障和故障發(fā)展情況,油中含氫氣不同程度地不斷積累上升,H2和CO產(chǎn)生是變壓器絕緣系統(tǒng)開始裂解的標(biāo)志。通過檢測(cè)油中氫氣含量,可以預(yù)防和發(fā)現(xiàn)變壓器早期故障。

我廠有三臺(tái)SSP-240000/330/一臺(tái)SSP-240000/110型升壓變壓器和一臺(tái)OSSPSZ-180000/330聯(lián)絡(luò)變壓器安裝一套加拿大SYROTEC Inc.制造的HYDRAN 20li檢測(cè)系統(tǒng),5臺(tái)主變現(xiàn)地各安裝一臺(tái)201Ti傳感器,組成RS-485網(wǎng)絡(luò)。因該系統(tǒng)裝設(shè)位置不當(dāng),不能正確反應(yīng)設(shè)備障礙,為確保變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行,在變壓器出現(xiàn)隱患時(shí)及時(shí)找到故障部位,我認(rèn)為應(yīng)該加強(qiáng)我廠變壓器在線檢測(cè)系統(tǒng),這樣可以早期發(fā)現(xiàn)變壓器故障及其原因,并能預(yù)報(bào)故障發(fā)展趨勢(shì),可以減少變壓器不必要停運(yùn),降低運(yùn)行維護(hù)成本,增加設(shè)備可調(diào)小時(shí)數(shù),從而提高變壓器的運(yùn)行維護(hù)效益。統(tǒng)計(jì)表明,大多數(shù)變壓器故障有一個(gè)漸變的過程,實(shí)現(xiàn)變壓器在線檢測(cè)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)早期故障隱患,避免災(zāi)難性事故發(fā)生。這對(duì)于降低運(yùn)行成本是大有益處的,在改進(jìn)我廠原有的HYDRAN 20li檢測(cè)系統(tǒng)的情況下,根據(jù)當(dāng)前比較成熟的技術(shù),我們可以考慮采取一下技術(shù)改造進(jìn)行主變的在線檢測(cè):①紅外成像技術(shù)。運(yùn)行中檢測(cè)帶電設(shè)備內(nèi)外部故障,主要發(fā)現(xiàn)和診斷主變壓器的熱故障,發(fā)現(xiàn)套管引線頭等接觸不良過熱十分有效。紅外成像技術(shù)還可以判斷油枕缺油、冷卻器油泵承磨損、套管介損高、變壓器內(nèi)部局部過熱等。②絕緣老化分析。采用絕緣油對(duì)介損試驗(yàn)、酸值和PH值是試驗(yàn)等監(jiān)督變壓器。通過側(cè)變壓器絕緣油中糠醛含量、分析絕緣老化情況。③局部放電分析。局部放電監(jiān)測(cè)對(duì)發(fā)現(xiàn)潛伏缺陷十分靈敏有效。但傳感器成本較高,測(cè)試系統(tǒng)復(fù)雜,檢測(cè)系統(tǒng)效果和抗干擾情況需做進(jìn)一步完善研究。

2變壓器保護(hù)故障與處理

2000年10月17日 4B冷卻器巡回發(fā)現(xiàn)油壓只有0.08～0.09 MPa,4B油枕位已看不見,瓦斯繼電器內(nèi)已有氣體,但輕瓦斯未動(dòng)作。主變大量漏油,若非發(fā)現(xiàn)及時(shí),將釀成重大事故,甚至發(fā)生變壓器爆炸的危險(xiǎn)。

2003年7月17日,1B主變釋壓保護(hù)動(dòng)作,1FB事故跳閘,對(duì)系統(tǒng)造成很大沖擊,后經(jīng)檢查系主變釋壓保護(hù)誤動(dòng)作,原因不明,最后為安全起見,將變壓器釋壓保護(hù)改投信號(hào),并將變壓器釋壓保護(hù)動(dòng)作接點(diǎn)由并聯(lián)改為串聯(lián)。2009年3月5B主變過激磁不明原因動(dòng)作,我廠重新調(diào)整5B過激磁保護(hù)運(yùn)行方式并安排檢查全廠二次回路存在的隱患,過激磁保護(hù)由跳閘改投信號(hào),根據(jù)主變保護(hù)連續(xù)出現(xiàn)的運(yùn)行狀況結(jié)合陜西省電力公司要求對(duì)0-5號(hào)主變的非電氣量保護(hù)也做了相應(yīng)的修改:①正常運(yùn)行方式下,0-5號(hào)主變壓力釋放保護(hù)投信號(hào);②0-5號(hào)主變、330 kV電抗器沖擊合閘時(shí),壓力釋放保護(hù)投跳閘,充電正常后改投信號(hào);③0-5號(hào)主變兩臺(tái)釋壓器動(dòng)作接點(diǎn)由串聯(lián)方式改為并聯(lián)方式;④0-5號(hào)主變、330 kV電抗器充電及正常運(yùn)行時(shí),氣體保護(hù)重瓦斯投跳閘,輕瓦斯投信號(hào)。當(dāng)進(jìn)行下列工作時(shí),運(yùn)行中的重瓦斯保護(hù)應(yīng)由跳閘改投信號(hào);⑤0-5號(hào)主變冷卻器溫度及全停保護(hù)投信號(hào)。這些措施的實(shí)施極大的改善了變壓器保護(hù)運(yùn)行的安全性與可靠性,給生產(chǎn)帶來明顯的經(jīng)濟(jì)與安全效益。

3變壓器冷卻器故障與處理

2001年9月29日,5B取水樣不合格。油化驗(yàn)結(jié)果微水24 PPM(應(yīng)不大于15 PPM)耐壓試驗(yàn)46 kV(合格標(biāo)準(zhǔn)大于45 kV),可以判斷5B內(nèi)絕緣油已進(jìn)水,而5B在系統(tǒng)中有非常重要的地位,而此時(shí)正處于汛期,機(jī)組大發(fā),因5B檢修而致使1F停機(jī)備用這給系統(tǒng)帶來重大損失,此次故障的發(fā)生給全廠的安全生產(chǎn)帶來負(fù)面影響。

2002年4月,在進(jìn)行3B預(yù)防性試驗(yàn)時(shí),發(fā)現(xiàn)3B低壓側(cè)介損超標(biāo)(數(shù)值為0.9%),鐵心絕緣電阻很低(數(shù)值為80兆歐)。隨后對(duì)3B冷卻器逐臺(tái)打開水室進(jìn)行泄漏檢查。檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)3B五臺(tái)冷卻器中1、2、3、4號(hào)冷卻器均有內(nèi)漏情況。進(jìn)一步對(duì)變壓器油進(jìn)行耐壓試驗(yàn)和微水測(cè)量,測(cè)量結(jié)果微水值為18.4ppm,超過了標(biāo)準(zhǔn)要求。通過試驗(yàn)和檢查表明3B絕緣由于冷卻器的內(nèi)漏而受潮,須進(jìn)行干躁處理。3B受潮處理工作歷時(shí)9天。期間完成的主要工作有三項(xiàng):主要冷卻器的更換工作;主變絕緣的干燥處理工作;變壓器油的處理工作。

這些事故的發(fā)生,是因?yàn)槲覀兊闹髯兝鋮s器存在著設(shè)計(jì)陳舊和設(shè)備老化的缺陷,造成主變冷卻器系統(tǒng)成為事故多發(fā)點(diǎn)。我廠2-5號(hào)主變冷卻器原采用遼寧鞍山冷卻器廠生產(chǎn)的YSS-300型強(qiáng)油水冷卻器。自4FB1990年投產(chǎn)以來相繼投入運(yùn)行,在冷卻器上下漲口,各水閥、油閥盤根、法蘭、放氣塞等部位均有不同程度地滲漏,尤其是冷卻器山下漲口油漬最為麻煩,其檢修措施較為復(fù)雜,形成平時(shí)無力檢修或小修都無法處理此缺陷。如果冷卻器內(nèi)部冷卻銅管的漲口密封損壞,假如此時(shí)冷卻水壓在運(yùn)行中突然高于油壓,水將進(jìn)入變壓器油中,則瓦斯保護(hù)動(dòng)作事故停機(jī)或其他更嚴(yán)重的事故。針對(duì)此狀況,我廠2002年以后陸續(xù)對(duì)主變冷卻器系統(tǒng)進(jìn)行了改造,收到了良好的經(jīng)濟(jì)和安全效益。

通過以上分析,我們平時(shí)在運(yùn)行中應(yīng)該注意冷卻器的油水壓差問題,注意根據(jù)水頭高低要求冷卻水壓勤調(diào)節(jié),在投運(yùn)和試驗(yàn)時(shí)要主要其投泵順序,做正反沖時(shí),也應(yīng)禁止產(chǎn)生水錘,進(jìn)行每一周的水樣檢查時(shí)一定要認(rèn)真細(xì)心,每臺(tái)泵每臺(tái)變壓器都不能遺漏,一旦發(fā)現(xiàn)水樣異常,就有關(guān)立即匯報(bào)。對(duì)照色譜認(rèn)真分析。針對(duì)這些情況,我廠也對(duì)冷卻器進(jìn)行了更新改造,徹底解決了冷卻器的泄漏問題,冷卻器采取了板式結(jié)構(gòu),提高了對(duì)油水壓差的要求,可以抵抗較大的壓力沖擊,針對(duì)冷卻器閥門易泄漏的特點(diǎn),將所有進(jìn)出口閥都改成碟閥,對(duì)油水壓的檢測(cè)采用現(xiàn)地LCU的實(shí)時(shí)檢測(cè),可以可靠及時(shí)的監(jiān)控冷卻器的運(yùn)行狀態(tài)。這些措施大大提高了變壓器運(yùn)行的安全運(yùn)行。

4變壓器高壓套管事故與處理

1999年9月5日,5B因B相套管不合格而發(fā)生爆炸,而導(dǎo)致330 kV和110 kV系統(tǒng)解列,安康地區(qū)大面積停電,全廠停電的事故。

此次事故的發(fā)生之前,類似事故也發(fā)生多起,同是由我廠變壓器一個(gè)老問題引起的,即我廠的5臺(tái)主變壓器套管原采用的西安高壓開關(guān)廠的SF6油氣套管,因質(zhì)量問題幾臺(tái)變壓器均發(fā)生過套管爆裂或短路接地,造成機(jī)組事故,給全廠帶來很大的損失,高壓套管結(jié)構(gòu)復(fù)雜,工況特殊,連續(xù)幾起事故為我廠設(shè)備中急需認(rèn)真對(duì)待的設(shè)備薄弱點(diǎn)。在運(yùn)行當(dāng)中,要多觀察高壓套管的運(yùn)行工況,專門配置了紅外測(cè)溫儀,主要發(fā)現(xiàn)和診斷主變壓器的熱故障,發(fā)現(xiàn)套管引線頭等接觸不良過熱十分有效,另外還要注意事故后故障間隔G3氣室的氣壓,若故障間隔G3氣室壓異常降低應(yīng)詳細(xì)檢查高壓套管的運(yùn)行狀況,預(yù)防事故進(jìn)一步擴(kuò)大。廠里根據(jù)高壓套管普遍存在的制造缺陷積極采取措施將原SF6油氣套管更換為ABB的干式套管,收到了良好的效果,極大保障了主變穩(wěn)定的運(yùn)行。

綜上所述,安康水電廠主變運(yùn)行中色譜分析異常,高壓套管,主冷卻器及繼電保護(hù)是其事故多發(fā)點(diǎn),在日常主變的運(yùn)行維護(hù)當(dāng)中應(yīng)該加強(qiáng)巡視,多做檢查。而完善主變?cè)诰€檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)變壓其安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重大意義,在對(duì)曾經(jīng)發(fā)生過的事故只有做到“三不放過”的原則,才能吸取教訓(xùn),有針對(duì)性的檢查維護(hù),更好的為以后的運(yùn)行工作服務(wù)。隨著對(duì)設(shè)備的不斷更新改造,相信主變的安全運(yùn)行水平會(huì)得到更大的提高。為我廠及陜西電力系統(tǒng)的電力生產(chǎn)做出更大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn):

[1] 李平.當(dāng)前煤礦機(jī)電管理中的問題探析[J].煤礦開采,2006,(4).