Основни трансформаторни аварии и проблеми с операцията на лек газ

1. Протокол на инцидента (19 март 2019 г.)

На 16:13 часа на 19 март 2019 г. системата за наблюдение съобщи за действие на лек газ в третия главен трансформатор. Съгласно Правилника за експлоатация на мощни трансформатори (DL/T572-2010), персоналът по операции и поддръжка (O&M) провери състоянието на местоположението на третия главен трансформатор.

Потвърждено на местоположението: Панелът за нерелектрична защита WBH на третия главен трансформатор съобщи за действие на лек газ в фаза B на корпуса на трансформатора, като повторното задействане беше неефективно. Персоналът O&M провери реле за газ и кутия за вземане на проби от газ на фаза B на третия главен трансформатор, както и извърши тестове на тока на заземяване на ядрото и клампера на корпуса на трансформатора.

На 16:36 час системата за наблюдение на подстанцията съобщи за действие на тежък газ и спиране на третия главен трансформатор, с пожар в фаза B на корпуса. Системата за гасене на пожари с фиксирана пяна и разпръскване на третия главен трансформатор се активира правилно (има налични сигнали и снимки).

Мерки за този инцидент:

• Разработване на план за преобразуване на лек газ в спиране: Организирайте компилирането на технически планове за преобразуване, организирайте последващи планове за прекъсване на електроенергията и определете мерки за поддръжка преди преобразуването.

• Специална проверка и преобразуване на работещите трансформатори: Извършете целенасочени проверки на работещите трансформатори въз основа на причината за дефекта и формулирайте мерки за преобразуване.

2. Процедура за обработка на сигнал за лек газ

Правилникът за експлоатация на мощни трансформатори (DL/T572-2010) поставя, че реле за газ на трансформаторите трябва да бъдат оборудвани с две групи контакти: за лек газ и за тежък газ. При нормална експлоатация, лекият газ е зададен в режим на аларма, а тежкият газ - в режим на спиране. Типичната процедура за обработка на аларми за лек газ в трансформаторите е следната:

• Когато сигналът за защита от газ се активира, веднага проверете трансформатора, за да определите дали причината е натрупане на въздух, намалена нива на масло, дефект на вторичната верига или вътрешни дефекти на трансформатора.

• Ако в реле за газ има газ, записвайте количеството му, наблюдавайте цвета и горивостта му, и вземете прости от газ и масло за хроматографски анализ.

• Ако газът в реле е безцветен, без мирис, негорив и хроматографският анализ показва, че е въздух, трансформаторът може да продължи своята работа, но дефектът, който допуска влизането на въздух, трябва да бъде устранен незабавно.

• Ако газът е горив или резултатът от анализа на растворения газ (DGA) е аномален, направете комплексна оценка дали да спрате трансформатора.

Новите мерки за предотвратяване на аварии (9.2.3.6) поставят: "Ако трансформатор изпитва два последователни сигнала за лек газ в рамките на един ден, веднага заявете за прекъсване на електроенергията и проверка; за трансформатори (реактори) с конструкция без принудителна циркулация на масло и без устройство за изтичане на масло и нагласяване на азот, заявете за незабавно прекъсване на електроенергията и проверка при сигнал за лек газ на корпуса."

Новите трансформатори или тези, които преминават през процес на обработка на масло, са склонни към сигнали за лек газ по време на първоначалната им работа. Трансформаторите с принудителна циркулация на масло са склонни към влизане на въздух поради изтичане на масло в области с отрицателно налягане; трансформаторите с устройства за изтичане на масло и нагласяване на азот могат да имат газ, заключен в пипето за изтичане на масло – всички тези случаи могат да доведат до сигнали за лек газ. Малко количество газ се освобождава нормално по време на работа на трансформатора, но два последователни сигнала за лек газ в рамките на 24 часа указват възможност за сериозен дефект.

3. Статистически анализ на сигнали за лек газ в трансформатори

Случай 1: Сигнал за лек газ в подстанция (7 юли 2015 г.)

Феномен на дефект: Системата за наблюдение на подстанцията съобщи за "аларма за нерелектрична защита на третия главен трансформатор" и "сигнал за лек газ в фаза C на корпуса". Причина: На местоположението беше установено, че нивото на масло в реле за газ на фаза C на третия главен трансформатор е ниско (обемът на газ надхвърля 300 мл; настройка за сигнал за лек газ: 270±10 мл) (фазите A и B са пълни). Според резултатите от проверката и специалните срещи, дефектът беше причинен от метални чужди тела, които се смятат, че са внесени по време на транспортиране/инсталиране (не от производството), тъй като наблюдението не може да обхване целия производствен процес. Обработка: Дефектният трансформатор беше изваден и заменен с резервен. В подстанцията беше построена ремонтна работилница за местна поправка от страна на производителя; поправеният трансформатор беше съхранен като резервен.

Случай 2: Сигнал за лек газ в подстанция (30 септември 2015 г.)

Феномен на дефект: Системата за наблюдение съобщи за "сигнал за повишено налягане в фаза C на втория главен трансформатор", "сигнал за спиране при тежък газ" и "сигнал за лек газ"; няма действия на електричната защита. Причина: Комунникационни проблеми между проектиращия институт и производителя доведоха до прекомерно напрежение в горния терминал на изолатора; изолаторът имаше слаба конструкция за запечатване; зона с отрицателно налягане в горната част на проводницата на изолатора доведе до влизане на въздух/вода след съборяване на запечатването. Най-голямото хоризонтално отклонение между T-връзката и високонапрегнатия изолатор достигна 5,61 м, водейки до продължително странично напрежение, деформация на терминала и капачето, съборяване на запечатването и вътрешно разцепление в високонапрегнатата обвивка поради влизане на въздух/вода. Обработка: Дефектният трансформатор беше изваден и заменен с резервен. Местна поправка беше завършена през 2016 г. след построяването на ремонтна работилница, и трансформаторът беше съхранен като резервен.

Случай 3: Сигнал за лек газ в подстанция (18 юни 2018 г.)

Феномен на дефект: Сигнал за лек газ в фаза A на първия главен трансформатор в подстанция. Причина: Пробите от масло и газ показаха негорив газ и нормални данни за маслото. Реле за газ беше изпуснато на същия ден, и сигналът беше незабавно възстановен. Дългосрочно проследяване на натрупането на газ в реле не показа нов газ, потвърждавайки, че сигналът беше причинен от дългосрочно натрупане на въздух.

Случай 4: Леко газово съобщение по време на въвеждане в експлоатация

Феномен на дефекта: Леко газово съобщение за фаза C на третия главен трансформатор по време на въвеждане в експлоатация. Причина: Изтичане на масло от реле за поток на масло на трансформатора; строителната фирма не успя напълно да изпразни газ след замяната. В трансформатора не беше открит ацетилен. Разрешение: Изпразняване на газ от трансформатора.

Случай 5: Леко газово съобщение в преобразувателна станция (20 ноември 2018 г.)

Феномен на дефекта: В 06:24:55, задната част на OWS на преобразувателна станция докладва "Леко газово съобщение за фаза B на преобразувателния трансформатор на определена страна"; в 06:40:57, докладва "Тежко газово защитно устройство за фаза B на преобразувателния трансформатор на определена страна", и прекъснатели на преобразувателния трансформатор 01B/02B изскочиха на три фази. Причина: Пръснат мяхач на маслото. Маслото влезе в мяхача, и внезапното понижаване на температурата доведе до потопяване на мяхача, пълнен с масло, което блокира маслото и затвори газ, водещ до действие на газовото реле. Мяхачът пръсна поради дългосрочна готовност и ускорено стареене при ниски температури. Разрешение: На място проверка потвърди разкъсване на мяхача (повечето масло в консерватора беше влязло в мяхача). Мяхачът беше заменен, и преобразувателният трансформатор беше въведен повторно в експлоатация.

Случай 6: Леко газово съобщение в електроенергийна компания (2 януари 2017 г.)

Феномен на дефекта: Двополярната система DC в електроенергийна компания беше в режим на студена готовност; в 20:37, беше докладвано леко газово съобщение за преобразувателния трансформатор YYC на Поля 1, последвано от тежко газово спускане в 20:42. Причина: На място проверка установи изтичане на масло от четвъртата циклична маслопомпа на преобразувателния трансформатор Y/Y C-фаза на Пол 1. Изтичането спря след отключване на мощността на помпата и затваряне на вентилите от двете страни. Коренна причина беше лошо качество на материала на болтовете и плъзгери на помпата, водещо до сериозна корозия, късване на болтовете, изместване на корпуса на помпата и масивно изтичане на масло. Разрешение: Замениха 4 подводни маслопомпи на преобразувателния трансформатор YYC на Пол 1, попълниха масло и проведоха поддръжка и тестове. Синхронизирано замениха или модифицираха структурата на болтовете на 52 подводни маслопомпи в още 13 преобразувателни трансформатора (включително 2 резервни).

4. Обяснение за леко газово съобщение, поставено на алармено или спускане

4.1 Въведение в газовите реле

Газовите реле работят чрез детектиране на газ, генериран от разлагането на масло или тласъци на масло, причинени от вътрешни дефекти на трансформатора, активиращи контакти за лек газ (алармен) или тежък газ (спускане).

• Лек газ: Отразява малки дефекти (например, прехлащане, местно загряване на ядрото, загряване на резервоара от магнитен изтичане). Разложилият се газ се издига в камерата за събиране на газ на реле, намалява нивото на маслото и активира контактите на лек газ, за да изпрати алармен сигнал. По-нататъшното намаляване на нивото на маслото активира тежък газ.

• Тежък газ: Отразява сериозни дефекти (например, заземяване на изолатора, междучастково късо свързване). Бързо генериране на газ тласка маслото да удари бариера, привличайки контакта на тежък газ чрез магнит, за да спусне трансформатора.

4.2 Причини за поставяне на лек газ на алармено

• УВХ AC трансформатори: Всеки главен и регулиращ трансформатор има само едно газово реле; изходящите изолатори са свързани с реле на тялото чрез тръби за събиране на газ. Има само един контакт за лек газово съобщение, поставен на алармено при нормална експлоатация (тежък газ за спускане).

• Преобразувателни трансформатори: Оборудвани с 1 газово реле (технология Siemens) или 7+ газови реле (технология ABB). Лек газ е поставен на алармено (тежък газ за спускане) при нормална експлоатация.

Реле за газ на преобразувателни трансформатори имат само 1 или 2 контакта за лек газово съобщение, които са склонни към лъжливи съобщения, причинени от проникване на вода в кутиите за връзки на реле, носителен газ от хроматография на масло, влизащ в резервоара, или влизане на въздух поради лоша герметизация на тялото. Няма мерки за предотвратяване на лъжливи съобщения "две от три". Ако лек газ е поставен на спускане, лъжливите съобщения могат да причинят спускане на DC монопол (единична група клапи), губейки 1500MW или повече мощност и заплашвайки стабилността на мрежата. Освен това, лек газ предоставя прозорец за реакция при малки дефекти (например, леко загряване на ядрото/изолацията) преди активиране на тежък газ, подобрявайки наличието на оборудването. Така, 18 основни мерки за предотвратяване на аварии в големия мрежови комплекс и Правила за експлоатация на електроенергийни трансформатори (DL/T572-2010) постановяват, че лек газ трябва да бъде поставен само на алармено.

Случаи на лъжливи действия:

• 2003: Проникване на вода в реле за газ на глаткия реактор на преобразувателния трансформатор доведе до двуполярно блокиране, губейки 1281MW.

• 2019: Временна спирка се появи поради дефект в контактния контур на реле за газ на преобразувателния трансформатор.

4.3 Предложение за промяна на лек газ на спускане за УВХ трансформатори

Предвид риска от внезапни дефекти в УВХ трансформатори, които заплашват безопасността на персонала, се предлага промяна на действие на лек газ от алармено на спускане за УВХ трансформатори, поради следните причини:

• Ранно действие при сериозни дефекти: Лек газ може да се активира преди тежък газ при внезапни сериозни дефекти. Спускане при лек газ може бързо да изолира дефектния трансформатор, предотвратявайки сериозни повреди на оборудването или жертви. (например, 2016: УВХ шунтиращ реактор експлодира след многократни леки газови съобщения; 2017: Лек газ се активира 32 секунди преди тежък газ при дефект на изолатора на преобразувателния трансформатор.)

• Стойностност на мрежата: Усиленият електрически мрежов комплекс може да търпи загубата на една група клапи или трансформатор без проблеми със стабилността.

• Намален риск от лъжливи действия: Подобрена управление на неелектрически реле (например, инсталиране на покриви против дъжд, регулярни проби и проверки, контрол на изолацията на контура) значително е намалило лъжливите съобщения. Статистически данни показват, че няма лъжливи действия на лек газ в преобразувателни станции (3 години) и подстанции (5 години); 6 записани действия са били причинени от невентилиран газ по време на строителството (не са били дефекти на оборудването).

Превремена мярка: По време на нестабилна работа на преобразувателите с ултра-високо напрежение, задайте всички контакти за лек газ (възходящи части на изолатори, регулатор на стъпки, корпус) на преобразувателите, основните преобразуватели и преобразувателите за регулиране на напрежението в режим „трип“, за да се осигури безопасността на персонала и оборудването.

4.4 План за прилагане на модификацията за превключване на лекия газ към режим „трип“

• Преобразуватели: Модифицирайте софтуера чрез извличане на едносистемен контрол на DC, за да се променят сигнали за лек газ към режим „трип“. След модификацията не е необходим тест за трипане (цепите за сигнали се проверяват годишно); приложете по време на планирани спирания (1 ден).

• AC Преобразуватели: Изменете разпределението на жиците на панелите за защита и проведете тестове за предаване (1 ден).