低溫環境下220 千伏變壓器輕瓦斯動作故障分析與改進措施

苗曉君，劉曉豪

（國網浙江省電力公司舟山供電公司，浙江 舟山 316000）

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

1 系統接線方式

220 千伏漁都變高壓側分別連接舟山朗熹電廠和220 千伏昌洲變；中壓側共10 條出線，為5 座110 千伏變電站的電源點；低壓側共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；正常運行方式為并列運行，其中中、低壓側共連接4 座海島變電站，系統接線方式如圖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，運維人員到主變保護屏、測控屏及現場檢查：測控屏報遙信合位動作，主變本體運行正常，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有少量氣體。

隨后，檢修人員到現場進行油樣及氣體提取，并退出2 號主變本體重瓦斯跳閘投入壓板。通過檢查發現油樣化驗正常，呼吸器正常無堵塞現象。但在氣體收集時，發現主變本體內存在負壓，無法取出繼電器集氣盒內氣體。通過對儲油柜膠囊進行加壓，強制排除繼電器內氣體（無色無味）后，輕瓦斯光字牌動作恢復。

3 故障原因分析

3.1 主變本體內負壓的產生

在對2 號主變停電處理后，首先對變壓器各放氣塞進行排氣檢查，發現變壓器仍存在負壓。然后打開儲油柜溢油口解除負壓，結果并未發現氣體。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，發現油位在儲油柜入孔門下方。打開入孔門發現油位僅有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高于儲油柜的實際油位，如圖2 所示。再對儲油柜進行排油并打開儲油柜側面蓋板，發現儲油柜內膠囊偏小；拆除儲油柜后發現油位計連桿嚴重變形，如圖3 所示。

根據現場檢查結果分析，確定2 號主變在低溫環境下產生負壓的原因有以下兩點：

圖1 220 千伏漁都變系統接線方式

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，導致油位計油位遠高于儲油柜內實際油位。廠家在指導安裝人員注油時按照假油位顯示數值并對照油位曲線表確定油位。當低溫環境時，由于儲油柜內油量嚴重不足，膠囊偏小導致其張開后不能完全填充儲油柜內剩余空間，因此膠囊外壁與油面之間產生真空，導致變壓器內部產生負壓。

（2）根據變壓器膠囊式儲油柜內部結構（如圖4），膠囊氣室通過呼吸器與大氣相通，正常規格膠囊（同儲油柜尺寸匹配）應在變壓器運行時完全充脹并完好貼附在儲油柜內壁與油面上，且隨著溫度的變化，膠囊根據油位的升降調節自身縮脹程度。實際儲油柜內油位約為5%，對比油位曲線（對應溫度為-25℃）（如圖5），此油位還應在膠囊伺服范圍內。因此，膠囊偏小也是變壓器內部產生負壓的原因。

3.2 瓦斯繼電器氣體的產生

圖4 膠囊式儲油柜結構圖

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閉繼電器針型閥，停電后未發現瓦斯繼電器內存在氣體。若變壓器整體密封良好，將不會因其內部存在負壓而導致外界空氣進入本體內部，使瓦斯繼電器積聚氣體進而動作。因此，判斷瓦斯繼電器內的氣體是從針型閥后的連接銅管進入或集氣盒密封性出現問題。在補油工作結束后打開針型閥，發現集氣盒連管接頭處存在明顯滲漏。導致變壓器運行時外界空氣通過滲漏點與瓦斯繼電器連通（如圖6）。

3.3 故障結論

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假油位（儲油柜油位偏低）；在低溫環境下，儲油柜內部膠囊冷縮，但其在出廠安裝時與儲油柜尺寸配比偏小，導致低油位不在偏小的膠囊伺服范圍內，從而使膠囊外壁與油位形成真空負壓。在集氣盒連管接頭處存在滲漏點，由于滲漏點處的壓差使外界空氣進入瓦斯繼電器使之動作。

4 改進措施及建議

通過以上分析得知：在低溫環境下，油位計連桿變形、膠囊規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用生料帶作補漏處理。

（3）建議進一步校準膠囊規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構進行改造，確保此部位密封可靠。

5 結束語

舟山220 千伏變電站擔負著全部海島的電能轉換與分配任務，是舟山電網主網架中的重要樞紐。海島在冬季低溫環境下，由于濕度偏高、海風較大，容易導致變壓器一些元器件損壞和故障的出現。運維巡視人員需加強低溫惡劣情況下對變壓器的特殊巡視，類似吸濕器、集氣盒、法蘭連接處等應仔細檢查，是否出現漏氣漏油現象；同時在變壓器出廠驗收及現場安裝環節，做好關鍵點見證，杜絕設備原始缺陷的產生。