一起主变压器瓦斯误动作原因分析

张国亚

(大唐国际张家口发电厂，河北 张家口 075000)



故障分析

一起主变压器瓦斯误动作原因分析

张国亚

(大唐国际张家口发电厂，河北 张家口 075000)

通过对某220 kV变电站主变压器短期内发生3次重瓦斯保护动作的原因查找、分析，叙述了变压器在发生重瓦斯跳闸后的一般查找方法。通过事故主因对金属波纹珊式储油柜的结构、原理进行介绍，总结了其在运输、安装及使用过程中的注意事项，降低了变压器在运行过程中因储油柜内部导向轮卡涩而造成的重瓦斯误动故障，提高了设备的安全可靠性。

220 kV变电站；主变压器；储油柜；瓦斯保护；误动作

金属波纹珊式储油柜作为一种新式变压器油量调节装置，因具有密封性强、维护量小、灵敏度高、补偿量大以及结构简单、便于观察等特点，使其在电力生产中的应用日益广泛。然而，其在生产、运输过程及对使用地点环境等方面要求苛刻，少数产品在使用过程中因发生导向轮卡涩，而发生变压器瓦斯误动作[1]。本文通过分析并采取有效措施，从根本上解决了导向轮卡涩问题，可充分发挥金属波纹珊式储油柜的优点。

1 事故经过

2016年7月14日9:25，某变电站主控室事故声音响起，后台机显示1号主变高压侧断路器2201、低压侧3501断路器跳闸，1号主变功率降为零。1号主变“本体重瓦斯”光字亮。继电保护室1号主变保护屏C柜非电量保护装置的“本体重瓦斯动作”灯亮，保护装置故障灯亮。

就地检查1号主变高压侧2201、低压侧3501断路器均跳闸，且高、低压侧断路器六氟化硫气体压力及外观均未见异常。1号主变本体无渗漏，油位、油温及绕组温度正常，压力释放阀未动作。此外，该站在近1个月的时间内，发生了3次本体重瓦斯动作，其中前2次是在运行中，后1次是在停电检查中，具体情况见表1。

表1 主变瓦斯动作情况统计

2 事故原因排查

2.1 变压器外部检查

经检查，储油柜油位与温度相对应，本体未发现渗、漏油迹象；套管油位正常，外部无破损、无油污、无放电痕迹及其他异常现象；引线接头、电缆无发热迹象；压力释放器、安全气道及防爆膜完好无损；从瓦斯继电器及集气盒处进行排气均未见气体排出。

该变压器额定容量为100 MVA，配置了6.0 kg的硅胶干燥罐，使用的直径规格为5 mm的蓝色球状硅胶干燥剂，符合DL/T 572—2010《电力变压器运行规程》有关要求[2]，且干燥剂颜色正常、油杯油位正常，油内有气泡产生，排除呼吸器堵塞造成瓦斯误动作可能。

本体瓦斯继电器油流方向指示箭头正确，继电器两侧阀门及储油柜呼吸器阀门均处于打开状态，继电器防雨罩密封性良好，未出现潮湿和渗油现象。动作发生后，对瓦斯继电器及其回路进行检查、传动，结果均正常，排除瓦斯继电器本身存在质量问题。

2.2 变压器内部检查

对主变绝缘油进行色谱分析，并与之前化验数据进行对比，各项指标均合格。为确保本次化验数据的准确性，稍后进行二次取样化验，结果与上次基本一致,见表2。从近3次故障来看，均未出现轻瓦斯动作信号，结合色谱化验结果，可以排除变压器内部发生故障的可能[3]。

表2 1号主变油色谱化验结果 μL/L

对主变高、低压侧绕组进行直流电阻、绝缘电阻及铁芯接地绝缘电阻试验，试验结果均合格，且与历次试验结果对比无明显变化[2]，具体试验结果见表3、表4。

表3 直流电阻测试值 MΩ

表4 绝缘电阻、吸收比

注：油温为5 ℃；环境温度为14 ℃；湿度为60%。

2.3 保护回路检查

对录波装置进行查看，未发现故障录波，无电量保护动作报告，无保护启动。

检查主变保护装置、主变本体测控柜、各保护电缆接线均正常；保护回路电源正负极对地电压均正常，无直流接地现象[4]；检查本体重瓦斯开入回路，未发现寄生回路，外部电缆屏蔽层接地良好；用1 000 V摇表测量本体重瓦斯回路的电缆绝缘，测量结果合格，具体数据见表5；保护传动正常，动作、报警均准确无误。排除保护回路短路或直流绝缘异常等问题而引起瓦斯误动作的可能。

表5 1号主变瓦斯保护回路电缆绝缘测量值

3 原因分析

根据现场分析发现，1号主变前后3次发生重瓦斯动作的时间基本在上午9:00左右，而该变电站所处地理位置的昼夜温差平均在18 ℃左右，而上午9：00左右正是气温由冷转暖的时刻。此外，通过调看运行记录发现，重瓦斯保护动作时也是主变负荷增大较多时，此时变压器的上层油温及绕组温度升高较大。

对1号主变本体储油柜的油位进行观察发现，当油表指针到达5时，会持续30 min左右静止不动，然后会突然跳至10左右，并伴随本体重瓦斯动作。

由以上现象，可知本次故障是因储油柜内波纹珊不能随油温升高而进行连续性移动造成油压憋滞，致使变压器油短时间内大量流至储油柜，而最终导致本体重瓦斯误动。

通过查阅资料，金属波纹珊式储油柜结构原理为:储油柜内腔是与大气相通的波纹珊气囊，其一端为自由伸缩的活动端，另一端通过焊接与端板固定并将油腔封闭。绝缘油在波纹珊外部和外壳之间，通过下部连接口与变压器油箱相通。当绝缘油随温度变化产生体积膨胀或收缩时，促使波纹珊伸缩，从而改变柜内油腔的大小，实现在全密封条件下的体积补偿，图1为金属波纹珊储油柜结构原理图。

通过向生产厂家咨询得知，该储油柜存在极小概率的导向轮卡涩问题。发生卡涩时，波纹珊随绝缘油体积的膨胀或收缩而进行平滑移动的特性会减弱。当绝缘油体积随温度的升高而继续增大时，波纹珊所受的压力会继续增大，当其所受压力超过卡涩阻尼时，波纹珊的导向轮会瞬间越过卡涩点而到达其应该到达的位置，而此时，伴随着压力瞬间释放，大量油流会通过瓦斯继电器自油箱流至储油柜。当绝缘油的流速达到瓦斯继电器的动作值时，便发生了变压器的瓦斯误动作。

图1 储油柜结构原理图

查看运输记录发现，该储油柜在运输过程中，波纹珊的密封塞脱落，导致内部预充的微正压破坏。在设备到达现场后，因验收把关不严，未对该问题提出异议。因此可以推测变压器在长距离的运输过程中受到较大的外力冲击，造成波纹珊导向轮有轻微的磨损，随着运行时间的延续，使得磨损处愈加严重，最终导致波纹珊严重卡涩。

4 防范措施

4.1 质量与工艺

储油柜的定制应严格按照标准执行，以确保其在特定使用地点的可靠性、稳定性。制造时，要保证焊接及密封质量，防止发生内漏。加大柜体与导向轮间的距离，保证波纹珊的顺畅移动[2]。

4.2 装卸与运输

在装卸过程中，要有专业人员监督，使用正确的方法进行装卸，防止发生磕碰、震荡使储油柜变形。运输前后记录波纹珊内预充气体压力，发现气体泄漏后，及时针对情况进行原因查找、分析，必要时需返厂处理。

4.3 使用与维护

投运初期，应追踪观察储油柜油位指示能否随油温变化而变化，油位显示值应与厂家提供的油位-曲线标示相一致，以保证波纹珊能够顺滑移动。在夏季高负荷或冬季停运时，亦应加强巡视，防止油量过高或过低。

5 结束语

在电力生产过程中，因发生率较低，储油柜内波纹珊卡涩问题在众多引起瓦斯保护误动作的原因中，常常被忽视。然而在金属波纹珊式储油柜应用日益广泛的今天，其生产、运输、安装、使用等过程的严格把关显得尤为重要。通过本次事故分析，得出变压器在日常使用中，应加强储油柜的检查及维护，加大对金属波纹珊式储油柜的关注度。

[1] 周大东，王东烨，凌立平.超高压输电线路参数变频测量技术的研究和应用[J].东北电力技术，2012，33(10)：31-34.

[2] 电力变压器运行规程:DL/T572—2010[S].

[3] 变压器油中溶解气体分析和判断导则:DL/T722—2000[S].

[4] 张武洋，张文楷，李 伟.智能化变电站时钟同步方案应用研究[J].东北电力技术，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

张国亚(1983)，男，工程师，从事变电站电气设备生产管理工作。

2017-01-09)