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低温环境下220千伏变电站动作故障原因分析与改进措施

2021-04-27 134 上传者：管理员

摘要：舟山群岛地处东海海域，岛礁众多；其电网构架较为特殊，各海岛通过海缆或海上架空线建立电力联络。随着舟山经济的快速发展，确保海岛环境下的电网安全稳定尤其重要。因此作为电网核心节点的220千伏变电站，凸显愈发关键的作用。文章针对低温环境下，220千伏渔都变电站2号主变轻瓦斯动作进行故障原因分析，并提出相应改进措施。

关键词：
低温环境
海岛区域
电网安全
电网结构
轻瓦斯
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变压器是电网结构的重要组成部分之一，在不同气温环境下运行的变压器会呈现出不同的工作特性。在冬天低温环境下，如何防止由变压器本体缺陷引起的非电量保护动作尤为重要[1]。其中轻瓦斯告警为变压器本体保护经常出现的故障情况[2,3]。引起轻瓦斯动作告警的情况有多种，诸如内部绕组绝缘的老化、地电位升高导致的轻微放电等；也有变压器因设计或安装缺陷，在高（低）温或其它特殊环境下油枕、瓦斯继电器等硬件问题诱发轻瓦斯动作[4]。本文针对低温环境下，由于变压器油枕胶囊的设计安装问题加之集气装置连接管缺陷，综合因素导致变压器轻瓦斯告警动作。并基于低温环境下变压器故障的发生给出针对性建议。

1、系统接线方式

220千伏渔都变高压侧分别连接舟山朗熹电厂和220千伏昌洲变；中压侧共10条出线，为5座110千伏变电站的电源点；低压侧共6条出线（其中3条为T接线路），为4座35千伏变电站和一个化工厂的电源点；正常运行方式为并列运行，其中中、低压侧共连接4座海岛变电站，系统接线方式如图1所示。

2、故障情况

2015年12月17日6:30分，220千伏渔都变2号主变本体轻瓦斯光字牌动作，运维人员到主变保护屏、测控屏及现场检查：测控屏报遥信合位动作，主变本体运行正常，储油柜油位计显示40%，油温18℃、绕组油温20℃，瓦斯继电器集气盒内有少量气体。

随后，检修人员到现场进行油样及气体提取，并退出2号主变本体重瓦斯跳闸投入压板。通过检查发现油样化验正常，呼吸器正常无堵塞现象。但在气体收集时，发现主变本体内存在负压，无法取出继电器集气盒内气体。通过对储油柜胶囊进行加压，强制排除继电器内气体（无色无味）后，轻瓦斯光字牌动作恢复。

3、故障原因分析

3.1 主变本体内负压的产生

在对2号主变停电处理后，首先对变压器各放气塞进行排气检查，发现变压器仍存在负压。然后打开储油柜溢油口解除负压，结果并未发现气体。表明变压器在安装阶段排气工作彻底有效。随后，检修人员用水平管测量油位，发现油位在储油柜入孔门下方。打开入孔门发现油位仅有190mm，约占储油柜储油量的5%，与油位计显示的40%相差较大，即油位计指示油位远高于储油柜的实际油位，如图2所示。再对储油柜进行排油并打开储油柜侧面盖板，发现储油柜内胶囊偏小；拆除储油柜后发现油位计连杆严重变形，如图3所示。

根据现场检查结果分析，确定2号主变在低温环境下产生负压的原因有以下两点：

(1）油位计连杆出厂装配时存在扭曲变形，导致油位计油位远高于储油柜内实际油位。厂家在指导安装人员注油时按照假油位显示数值并对照油位曲线表确定油位。当低温环境时，由于储油柜内油量严重不足，胶囊偏小导致其张开后不能完全填充储油柜内剩余空间，因此胶囊外壁与油面之间产生真空，导致变压器内部产生负压。

(2）根据变压器胶囊式储油柜内部结构（如图4），胶囊气室通过呼吸器与大气相通，正常规格胶囊（同储油柜尺寸匹配）应在变压器运行时完全充胀并完好贴附在储油柜内壁与油面上，且随着温度的变化，胶囊根据油位的升降调节自身缩胀程度。实际储油柜内油位约为5%，对比油位曲线（对应温度为-25℃）（如图5），此油位还应在胶囊伺服范围内。因此，胶囊偏小也是变压器内部产生负压的原因。

3.2 瓦斯继电器气体的产生

检修人员在瓦斯继电器动作后关闭继电器针型阀，停电后未发现瓦斯继电器内存在气体。若变压器整体密封良好，将不会因其内部存在负压而导致外界空气进入本体内部，使瓦斯继电器积聚气体进而动作。因此，判断瓦斯继电器内的气体是从针型阀后的连接铜管进入或集气盒密封性出现问题。在补油工作结束后打开针型阀，发现集气盒连管接头处存在明显渗漏。导致变压器运行时外界空气通过渗漏点与瓦斯继电器连通（如图6）。

3.3 故障结论

通过分析得知，渔都变2号主变油位计连杆变形致使油位指示出现假油位（储油柜油位偏低）；在低温环境下，储油柜内部胶囊冷缩，但其在出厂安装时与储油柜尺寸配比偏小，导致低油位不在偏小的胶囊伺服范围内，从而使胶囊外壁与油位形成真空负压。在集气盒连管接头处存在渗漏点，由于渗漏点处的压差使外界空气进入瓦斯继电器使之动作。

4、改进措施及建议

通过以上分析得知：在低温环境下，油位计连杆变形、胶囊规格偏小及集气盒连管接头处渗漏多处缺陷综合作用造成变压器轻瓦斯动作。因此：

(1）由厂家矫正、维修油位计及其浮球连杆，更换手孔盖与油位计密封垫圈，添加1700kg新油，油位计显示为35%，与储油柜油位曲线要求一致。

(2）对瓦斯继电器至集气盒连管接头渗漏点用生料带作补漏处理。

(3）建议进一步校准胶囊规格与储油柜尺寸偏差程度，并在变压器大修时更换相匹配的胶囊。

(4）建议对瓦斯继电器至集气盒连管接头处的密封结构进行改造，确保此部位密封可靠。

5、结束语

舟山220千伏变电站担负着全部海岛的电能转换与分配任务，是舟山电网主网架中的重要枢纽。海岛在冬季低温环境下，由于湿度偏高、海风较大，容易导致变压器一些元器件损坏和故障的出现。运维巡视人员需加强低温恶劣情况下对变压器的特殊巡视，类似吸湿器、集气盒、法兰连接处等应仔细检查，是否出现漏气漏油现象；同时在变压器出厂验收及现场安装环节，做好关键点见证，杜绝设备原始缺陷的产生。

参考文献：

[1]刘韦.谈冬季如何防止变压器轻瓦斯动作[J].变压器,2010,10(19):75-77.

[2]寇志刚,寇亚楠.变压器轻瓦斯信号频繁动作的原因分析[J].电力安全技术,2010,11(4):14-16.

[3]汪福华,张禹,姚琼.沙阡水电站110kV变压器轻瓦斯频繁报警分析[J].水电站机电技术,2017,04(16):54-56.

[4]谭英辉.500kV变压器储油柜研究及改造[D].北京:华北电力大学,2013.

苗晓君,刘晓豪.低温环境下220千伏变压器轻瓦斯动作故障分析与改进措施[J].科技创新与应用,2021,11(12):119-121.