安康水電廠幾起變壓器事故分析及運行維護

張向陽

摘要:文章通過分析安康電廠幾起變壓器事故原因,闡述了主變在運行中存在的幾個事故多發(fā)點,提出我廠對主變及其附屬設備改造及運行維護的對策。

關(guān)鍵詞:主變;色譜分析;高壓出線套管;冷卻器;主變保護

中圖分類號:TM406 文獻標識碼:A文章編號: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20萬kW機組和一臺5.25萬kW的機組,總裝機容量82.25萬kW,在西北電網(wǎng)中擔任調(diào)頻、調(diào)峰合事故備用任務。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)絡變壓器聯(lián)絡運行。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,5回110 kV出線向安康地區(qū)電網(wǎng)供電。全部機組已于1992年末全部投入運行。

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

1色譜分析異常與處理

2002年2月我廠在進行4號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4號主變進行試驗發(fā)現(xiàn)鐵心絕緣為零,變壓器空載時測得鐵心的接地電流為25A,進一步確定4號主變存在鐵心多點接地故障。將變壓器油全部排完在現(xiàn)地進人對變壓器內(nèi)部進行了檢查。由于條件所限未找到故障點,吊罩后經(jīng)仔細檢查發(fā)現(xiàn)A相鐵芯柱上端靠近旁軛側(cè)第一硅鋼片松動后滑出,并搭接在鐵心夾緊件上,構(gòu)成鐵芯多點接地。

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分析系統(tǒng)存在缺陷,變壓器運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,未能可靠報警,存在誤報警現(xiàn)象。所以建議改進氣體檢測分析系統(tǒng)的安裝位置。

變壓器在運行中,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,對判斷故障有價值的氣體有甲烷、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)開始裂解的標志。通過檢測油中氫氣含量,可以預防和發(fā)現(xiàn)變壓器早期故障。

我廠有三臺SSP-240000/330/一臺SSP-240000/110型升壓變壓器和一臺OSSPSZ-180000/330聯(lián)絡變壓器安裝一套加拿大SYROTEC Inc.制造的HYDRAN 20li檢測系統(tǒng),5臺主變現(xiàn)地各安裝一臺201Ti傳感器,組成RS-485網(wǎng)絡。因該系統(tǒng)裝設位置不當,不能正確反應設備障礙,為確保變壓器的安全穩(wěn)定運行,在變壓器出現(xiàn)隱患時及時找到故障部位,我認為應該加強我廠變壓器在線檢測系統(tǒng),這樣可以早期發(fā)現(xiàn)變壓器故障及其原因,并能預報故障發(fā)展趨勢,可以減少變壓器不必要停運,降低運行維護成本,增加設備可調(diào)小時數(shù),從而提高變壓器的運行維護效益。統(tǒng)計表明,大多數(shù)變壓器故障有一個漸變的過程,實現(xiàn)變壓器在線檢測可以及時發(fā)現(xiàn)早期故障隱患,避免災難性事故發(fā)生。這對于降低運行成本是大有益處的,在改進我廠原有的HYDRAN 20li檢測系統(tǒng)的情況下,根據(jù)當前比較成熟的技術(shù),我們可以考慮采取一下技術(shù)改造進行主變的在線檢測:①紅外成像技術(shù)。運行中檢測帶電設備內(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。采用絕緣油對介損試驗、酸值和PH值是試驗等監(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)測對發(fā)現(xiàn)潛伏缺陷十分靈敏有效。但傳感器成本較高,測試系統(tǒng)復雜,檢測系統(tǒng)效果和抗干擾情況需做進一步完善研究。

2變壓器保護故障與處理

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,但輕瓦斯未動作。主變大量漏油,若非發(fā)現(xiàn)及時,將釀成重大事故,甚至發(fā)生變壓器爆炸的危險。

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

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。油化驗結(jié)果微水24 PPM(應不大于15 PPM)耐壓試驗46 kV(合格標準大于45 kV),可以判斷5B內(nèi)絕緣油已進水,而5B在系統(tǒng)中有非常重要的地位,而此時正處于汛期,機組大發(fā),因5B檢修而致使1F停機備用這給系統(tǒng)帶來重大損失,此次故障的發(fā)生給全廠的安全生產(chǎn)帶來負面影響。

2002年4月,在進行3B預防性試驗時,發(fā)現(xiàn)3B低壓側(cè)介損超標(數(shù)值為0.9%),鐵心絕緣電阻很低(數(shù)值為80兆歐)。隨后對3B冷卻器逐臺打開水室進行泄漏檢查。檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)3B五臺冷卻器中1、2、3、4號冷卻器均有內(nèi)漏情況。進一步對變壓器油進行耐壓試驗和微水測量,測量結(jié)果微水值為18.4ppm,超過了標準要求。通過試驗和檢查表明3B絕緣由于冷卻器的內(nèi)漏而受潮,須進行干躁處理。3B受潮處理工作歷時9天。期間完成的主要工作有三項: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,是因為我們的主變冷卻器存在著設計陳舊和設備老化的缺陷,造成主變冷卻器系統(tǒng)成為事故多發(fā)點。我廠2-5號主變冷卻器原采用遼寧鞍山冷卻器廠生產(chǎn)的YSS-300型強油水冷卻器。自4FB1990年投產(chǎn)以來相繼投入運行,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,其檢修措施較為復雜,形成平時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,假如此時冷卻水壓在運行中突然高于油壓,水將進入變壓器油中,則瓦斯保護動作事故停機或其他更嚴重的事故。針對此狀況,我廠2002年以后陸續(xù)對主變冷卻器系統(tǒng)進行了改造,收到了良好的經(jīng)濟和安全效益。

通過以上分析,我們平時在運行中應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),在投運和試驗時要主要其投泵順序,做正反沖時,也應禁止產(chǎn)生水錘,進行每一周的水樣檢查時一定要認真細心,每臺泵每臺變壓器都不能遺漏,一旦發(fā)現(xiàn)水樣異常,就有關(guān)立即匯報。對照色譜認真分析。針對這些情況,我廠也對冷卻器進行了更新改造,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),提高了對油水壓差的要求,可以抵抗較大的壓力沖擊,針對冷卻器閥門易泄漏的特點,將所有進出口閥都改成碟閥,對油水壓的檢測采用現(xiàn)地LCU的實時檢測,可以可靠及時的監(jiān)控冷卻器的運行狀態(tài)。這些措施大大提高了變壓器運行的安全運行。

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老問題引起的,即我廠的5臺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)量問題幾臺變壓器均發(fā)生過套管爆裂或短路接地,造成機組事故,給全廠帶來很大的損失,高壓套管結(jié)構(gòu)復雜,工況特殊,連續(xù)幾起事故為我廠設備中急需認真對待的設備薄弱點。在運行當中,要多觀察高壓套管的運行工況,專門配置了紅外測溫儀,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氣室壓異常降低應詳細檢查高壓套管的運行狀況,預防事故進一步擴大。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)定的運行。

綜上所述,安康水電廠主變運行中色譜分析異常,高壓套管,主冷卻器及繼電保護是其事故多發(fā)點,在日常主變的運行維護當中應該加強巡視,多做檢查。而完善主變在線檢測系統(tǒng)對變壓其安全穩(wěn)定運行有著重大意義,在對曾經(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,有針對性的檢查維護,更好的為以后的運行工作服務。隨著對設備的不斷更新改造,相信主變的安全運行水平會得到更大的提高。為我廠及陜西電力系統(tǒng)的電力生產(chǎn)做出更大的貢獻。

參考文獻:

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