低溫環(huán)境下220 千伏變壓器輕瓦斯動作故障分析與改進(jìn)措施

苗曉君，劉曉豪

（國網(wǎng)浙江省電力公司舟山供電公司，浙江 舟山 316000）

變壓器是電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的重要組成部分之一，在不同氣溫環(huán)境下運(yùn)行的變壓器會呈現(xiàn)出不同的工作特性。在冬天低溫環(huán)境下，如何防止由變壓器本體缺陷引起的非電量保護(hù)動作尤為重要[1]。其中輕瓦斯告警為變壓器本體保護(hù)經(jīng)常出現(xiàn)的故障情況[2-3]。引起輕瓦斯動作告警的情況有多種，諸如內(nèi)部繞組絕緣的老化、地電位升高導(dǎo)致的輕微放電等；也有變壓器因設(shè)計或安裝缺陷，在高（低）溫或其它特殊環(huán)境下油枕、瓦斯繼電器等硬件問題誘發(fā)輕瓦斯動作[4]。本文針對低溫環(huán)境下，由于變壓器油枕膠囊的設(shè)計安裝問題加之集氣裝置連接管缺陷，綜合因素導(dǎo)致變壓器輕瓦斯告警動作。并基于低溫環(huán)境下變壓器故障的發(fā)生給出針對性建議。

1 系統(tǒng)接線方式

220 千伏漁都變高壓側(cè)分別連接舟山朗熹電廠和220 千伏昌洲變；中壓側(cè)共10 條出線，為5 座110 千伏變電站的電源點(diǎn)；低壓側(cè)共6 條出線（其中3 條為T 接線路），為4 座35 千伏變電站和一個化工廠的電源點(diǎn)；正常運(yùn)行方式為并列運(yùn)行，其中中、低壓側(cè)共連接4 座海島變電站，系統(tǒng)接線方式如圖1 所示。

2 故障情況

2015 年12 月17 日6：30 分，220 千伏漁都變2 號主變本體輕瓦斯光字牌動作，運(yùn)維人員到主變保護(hù)屏、測控屏及現(xiàn)場檢查：測控屏報遙信合位動作，主變本體運(yùn)行正常，儲油柜油位計顯示40%，油溫18℃、繞組油溫20℃，瓦斯繼電器集氣盒內(nèi)有少量氣體。

隨后，檢修人員到現(xiàn)場進(jìn)行油樣及氣體提取，并退出2 號主變本體重瓦斯跳閘投入壓板。通過檢查發(fā)現(xiàn)油樣化驗(yàn)正常，呼吸器正常無堵塞現(xiàn)象。但在氣體收集時，發(fā)現(xiàn)主變本體內(nèi)存在負(fù)壓，無法取出繼電器集氣盒內(nèi)氣體。通過對儲油柜膠囊進(jìn)行加壓，強(qiáng)制排除繼電器內(nèi)氣體（無色無味）后，輕瓦斯光字牌動作恢復(fù)。

3 故障原因分析

3.1 主變本體內(nèi)負(fù)壓的產(chǎn)生

在對2 號主變停電處理后，首先對變壓器各放氣塞進(jìn)行排氣檢查，發(fā)現(xiàn)變壓器仍存在負(fù)壓。然后打開儲油柜溢油口解除負(fù)壓，結(jié)果并未發(fā)現(xiàn)氣體。表明變壓器在安裝階段排氣工作徹底有效。隨后，檢修人員用水平管測量油位，發(fā)現(xiàn)油位在儲油柜入孔門下方。打開入孔門發(fā)現(xiàn)油位僅有190mm，約占儲油柜儲油量的5%，與油位計顯示的40%相差較大，即油位計指示油位遠(yuǎn)高于儲油柜的實(shí)際油位，如圖2 所示。再對儲油柜進(jìn)行排油并打開儲油柜側(cè)面蓋板，發(fā)現(xiàn)儲油柜內(nèi)膠囊偏小；拆除儲油柜后發(fā)現(xiàn)油位計連桿嚴(yán)重變形，如圖3 所示。

根據(jù)現(xiàn)場檢查結(jié)果分析，確定2 號主變在低溫環(huán)境下產(chǎn)生負(fù)壓的原因有以下兩點(diǎn)：

圖1 220 千伏漁都變系統(tǒng)接線方式

圖2 儲油柜放油后假油位顯示

圖3 變形的油位計連桿

（1）油位計連桿出廠裝配時存在扭曲變形，導(dǎo)致油位計油位遠(yuǎn)高于儲油柜內(nèi)實(shí)際油位。廠家在指導(dǎo)安裝人員注油時按照假油位顯示數(shù)值并對照油位曲線表確定油位。當(dāng)?shù)蜏丨h(huán)境時，由于儲油柜內(nèi)油量嚴(yán)重不足，膠囊偏小導(dǎo)致其張開后不能完全填充儲油柜內(nèi)剩余空間，因此膠囊外壁與油面之間產(chǎn)生真空，導(dǎo)致變壓器內(nèi)部產(chǎn)生負(fù)壓。

（2）根據(jù)變壓器膠囊式儲油柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如圖4），膠囊氣室通過呼吸器與大氣相通，正常規(guī)格膠囊（同儲油柜尺寸匹配）應(yīng)在變壓器運(yùn)行時完全充脹并完好貼附在儲油柜內(nèi)壁與油面上，且隨著溫度的變化，膠囊根據(jù)油位的升降調(diào)節(jié)自身縮脹程度。實(shí)際儲油柜內(nèi)油位約為5%，對比油位曲線（對應(yīng)溫度為-25℃）（如圖5），此油位還應(yīng)在膠囊伺服范圍內(nèi)。因此，膠囊偏小也是變壓器內(nèi)部產(chǎn)生負(fù)壓的原因。

3.2 瓦斯繼電器氣體的產(chǎn)生

圖4 膠囊式儲油柜結(jié)構(gòu)圖

圖5 變壓器油位曲線

圖6 集氣盒連管接頭處滲漏

檢修人員在瓦斯繼電器動作后關(guān)閉繼電器針型閥，停電后未發(fā)現(xiàn)瓦斯繼電器內(nèi)存在氣體。若變壓器整體密封良好，將不會因其內(nèi)部存在負(fù)壓而導(dǎo)致外界空氣進(jìn)入本體內(nèi)部，使瓦斯繼電器積聚氣體進(jìn)而動作。因此，判斷瓦斯繼電器內(nèi)的氣體是從針型閥后的連接銅管進(jìn)入或集氣盒密封性出現(xiàn)問題。在補(bǔ)油工作結(jié)束后打開針型閥，發(fā)現(xiàn)集氣盒連管接頭處存在明顯滲漏。導(dǎo)致變壓器運(yùn)行時外界空氣通過滲漏點(diǎn)與瓦斯繼電器連通（如圖6）。

3.3 故障結(jié)論

通過分析得知，漁都變2 號主變油位計連桿變形致使油位指示出現(xiàn)假油位（儲油柜油位偏低）；在低溫環(huán)境下，儲油柜內(nèi)部膠囊冷縮，但其在出廠安裝時與儲油柜尺寸配比偏小，導(dǎo)致低油位不在偏小的膠囊伺服范圍內(nèi)，從而使膠囊外壁與油位形成真空負(fù)壓。在集氣盒連管接頭處存在滲漏點(diǎn)，由于滲漏點(diǎn)處的壓差使外界空氣進(jìn)入瓦斯繼電器使之動作。

4 改進(jìn)措施及建議

通過以上分析得知：在低溫環(huán)境下，油位計連桿變形、膠囊規(guī)格偏小及集氣盒連管接頭處滲漏多處缺陷綜合作用造成變壓器輕瓦斯動作。因此：

（1）由廠家矯正、維修油位計及其浮球連桿，更換手孔蓋與油位計密封墊圈，添加1700kg 新油，油位計顯示為35%，與儲油柜油位曲線要求一致。

（2）對瓦斯繼電器至集氣盒連管接頭滲漏點(diǎn)用生料帶作補(bǔ)漏處理。

（3）建議進(jìn)一步校準(zhǔn)膠囊規(guī)格與儲油柜尺寸偏差程度，并在變壓器大修時更換相匹配的膠囊。

（4）建議對瓦斯繼電器至集氣盒連管接頭處的密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，確保此部位密封可靠。

5 結(jié)束語

舟山220 千伏變電站擔(dān)負(fù)著全部海島的電能轉(zhuǎn)換與分配任務(wù)，是舟山電網(wǎng)主網(wǎng)架中的重要樞紐。海島在冬季低溫環(huán)境下，由于濕度偏高、海風(fēng)較大，容易導(dǎo)致變壓器一些元器件損壞和故障的出現(xiàn)。運(yùn)維巡視人員需加強(qiáng)低溫惡劣情況下對變壓器的特殊巡視，類似吸濕器、集氣盒、法蘭連接處等應(yīng)仔細(xì)檢查，是否出現(xiàn)漏氣漏油現(xiàn)象；同時在變壓器出廠驗(yàn)收及現(xiàn)場安裝環(huán)節(jié)，做好關(guān)鍵點(diǎn)見證，杜絕設(shè)備原始缺陷的產(chǎn)生。