Peamine transformatortöötab ja heleda gaasi toimimise probleemid

1. Õnnetuse kirje (19. märts 2019)

19. märtsil 2019 kell 16:13 teatas jälgimispaneel No. 3 peamise transformaatori heledast gaasi toimingust. Vastavalt Elektrijaama transformatortöölehe (DL/T572-2010) kontrollis hooldus- ja ülevaatajate (O&M) personal No. 3 peamise transformaatori kohalikku seisundit.

Kohaliku kinnitusega: No. 3 peamise transformaatori WBH mitteelektriline kaitsepaneel teatas B-faasi heledast gaasi toimingust transformaatorikorpuses, taaskäivitamine oli ebatõhus. O&M personal kontrollis No. 3 peamise transformaatori B-faasi gaasirelaydi ja gaasisoovitaja kasti ning tegi katseid transformaatorikorpuse magneetjoone ja klemmjoone maanduskirjeldamiseks.

Kell 16:36 teatas substaatsiooni jälgimispaneel No. 3 peamise transformaatori rasva gaasi toimingust, B-faasi korpuses puhkes tuli. Transformaatori fikseeritud köögivilja spritsisüsteem käitus korrektselt (signaalide pildid on saadaval).

Selle õnnetuse meetmed:

• Heleda gaasi lülitumise muutmise plaani koostamine: organiseerige tehniliste muudatuste skemaade koostamist, planeerige järgmised energiatõmbamise plaanid ja selgitage välja muutmise eel võetavad O&M meetmed.

• Teenuse all olevate transformaatorite eripoolik kontroll ja muutmine: viidake läbi suunatud inspekcioonid töötavaid transformaatoreid silmas pidades, ja koostage muutmismeetmed.

2. Heleda gaasi hoiatusprotsess

Elektrijaama transformatortööleht (DL/T572-2010) näeb ette, et transformaatoride gaasirelaydidel peaks olema kaks kontaktset komplekti: heleda gaasi ja rasva gaasi. Tavalises töös on heleda gaas seadistatud hoiatusrežiimi, rasvagaas trippimisrežiimi. Transformatori heleda gaasi hoiatusede tavaline käsitsemisprotsess on järgmine:

• Kui gaasikaitse signaal aktiveeritakse, kontrollige kohe transformaatorit, et kindlaks teha, kas see on tingitud õhukogunenemisest, öli taseme langusest, sekundaarse ringi vigu või transformaatori sisemiste vigudest.

• Kui gaasirelaydis on gaasi, kirjutage selle koguse alla, vaadake tema värvitust ja palavikut ning koguge gaasi ja öli näidiseid kromatoanalüüsiks.

• Kui relaydis olev gaas on värvitu, tuhudatu, mittepalavik ja kromatoanalüüs tuvastab selle kui õhu, võib transformaator jätkata tööd, ja õhu sissevedu tuleb kiiresti likvideerida.

• Kui gaas on palavik või lahustatud gaasi analüüsi (DGA) tulemus on ebatavaline, arvestage, kas transformaator tuleb välja lülitada.

Uued Õnnetusevältimise Meetmed (9.2.3.6) näevad ette: "Kui transformaator kogub kahte järjestikust heleda gaasi hoiatust ühe päeva jooksul, rakendage kohe energia äratoomise inspekciooni; transformaatorite (reaktorite) puhul, mis ei kasuta sundlikku ölisüklit ja ei oma öli mahapressimise ja süsinikdioksiidi sisestamise seadme, rakendage kohe energia äratoomise inspekciooni, kui transformaatori korpuses tekib heleda gaasi hoiatus."

Uued tööle pandud transformaatorid või need, millel on toimunud öli töötlemine, on algse tööaja jooksul nõrgalt hoiatusdega. Sundliku ölisükliga transformaatorid on õhuvooluga negatiivses rõhukaalunduses tundlikud ölivigudele; transformaatorid, millel on öli mahapressimise ja süsinikdioksiidi sisestamise seadmed, võivad omada gaasi piinatud öli voolupiipes—mõlemad olukorrad võivad põhjustada heleda gaasi hoiatusi. Transformaatori töö ajal libastatakse normaalselt väike kogus gaasi, kuid 24 tunni jooksul kogunevad kaks järjestikust heleda gaasi hoiatust viitavad võimalikele tõsiste vigudele.

3. Transformatori heleda gaasi hoiatuste statistiline analüüs

Juhtum 1: Substaatsioonis heleda gaasi hoiatus (7. juuli 2015)

Vigade ilming: Substaatsiooni jälgimispaneel näitas "No. 3 peamise transformaatori korpuses mitteelektriline kaitsealarm" ja "C-faasi korpuses heleda gaasi hoiatus". Põhjus: Kohapealine inspekcioon avastas, et No. 3 peamise transformaatori C-faasi gaasirelaydi ölitase oli madal (gaasi kogus ületas 300ml; heleda gaasi hoiatuseseadistus: 270±10ml) (A ja B faaside ölitase oli täis). Inspekcioonitulemuste ja spetsiaalsete kohtumiste põhjal oli vigu põhjustanud metallne võrreldes, mis oli tuvatud transporti/installeerimise ajal (mitte tootmisest), kuna jälgimine ei kattunud kogu tootmisperioodiga. Käsitlemine: Vigane transformaator asendati varahoidjas oleva faasiga. Substaatsioonis ehitati hoolduskoht, kus tootja tegi kohapealise remondi; remondeeritud transformaator hoiduti varahoidjana.

Juhtum 2: Substaatsioonis heleda gaasi hoiatus (30. september 2015)

Vigade ilming: Jälgimispaneel näitas "#2 peamise transformaatori C-faasi survehoogu hoiatust", "rasva gaasi trippimissignaali" ja "heleda gaasi hoiatussignaali"; elektrilisi kaitsemeetmeid ei tekitatud. Põhjus: Projektijuhi ja tootja vahel oli kommunikatsiooniprobleem, mis põhjustas liiga suure surve #2 peamise transformaatori bushingi ülemisel osal; bushingil oli nõrgalt disainitud tiigimine; bushingi kulgesoojendite ülemisel osal tekkis negatiivne rõhukaalundus, mis põhjustas õhu/vesi sissevoolu tiigimise ebaõnnestumise järel. Kulgesoojendi ja kõrgepinge bushingi vaheline maksimaalne horisontaalne nihke oli 5.61m, mis põhjustas pikaaegse ladina pinget, deformeerumist, tiigimise ebaõnnestumist ja kõrgepinge kulgesoojendite sissevoolu õhu/vesi põhjustatud sisemise laengu. Käsitlemine: Vigane transformaator asendati varahoidjas oleva faasiga. 2016. aastal, pärast hoolduskohta ehitades, lõpetati kohapealine remond, ja transformaator hoiduti varahoidjana.

Juhtum 3: Substaatsioonis heleda gaasi hoiatus (18. juuni 2018)

Vigade ilming: Substaatsioonis #1 peamise transformaatori A-faasi heleda gaasi hoiatus. Põhjus: Öli ja gaasi näidiseid testides avastati, et gaas ei ole palavik ja öli andmed on normaalsed. Sama päeval ventileeriti gaasirelaydit, ja signaal nullistati kohe. Pikaajaline gaasi kogunemise jälgimine relaydis näitas, et uut gaasi ei tekkinud, kinnitades, et hoiatus põhjustas pikaajaline õhu kogunemine.

Juhtum 4: Kerga gaasi alarm käivitusperioodil

Viga ilmnes: nr 3 peatransformaatori faasi C kerga gaasi alarm käivitusperioodil. Põhjus: transformaatori õhuvoolu releest õhilekku; ehitusüksus ei puhastanud pärast vahetust gaasi täielikult. Transformaatoris atsetüüli ei tuvastatud. Lahendus: puhastada transformaatorist gaas.

Juhtum 5: Konverterjaamas kerga gaasi alarm (20. november 2018)

Viga ilmnes: kell 06:24:55 teatas konverterjaama OWS-taustsüsteem „teatud küljel asuva konvertertransformaatori faasi B kerga gaasi alarmist“; kell 06:40:57 teatati „teatud küljel asuva konvertertransformaatori faasi B tugeva gaasi kaitsest“ ja 01B/02B konvertertransformaatori kaitselülitid lülitusid kolme faasiga välja. Põhjus: õhikoguja membraani purunemine. Õli sattus membraani sisse ja äkne temperatuurilangus põhjustas õliga täidetud membraani vajumise, mis takistas õlivoolu toru ja püüdis gaasi kinni, põhjustades gaasireleede aktiveerumise. Membraan purunes pikaajalise paigalduseta seisukorraga ning madala temperatuuri tingimustes kiirendunud vananemise tõttu. Lahendus: kohapealne ülevaatus kinnitas membraani rebendit (suur osa õlist oli õhikogujas membraani sisse sattunud). Membraan vahetati ja konvertertransformaator taas käivitati.

Juhtum 6: Energiaettevõttes kerga gaasi alarm (2. jaanuar 2017)

Viga ilmnes: DC bipolaarne oli energiatega ettevõttes külmalla paigaldusstaatuses; kell 20:37 teatati Pool 1 YYC konvertertransformaatori kerga gaasi alarmist, millele järgnes 20:42 tugeva gaasi väljalülitumine. Põhjus: kohapealne ülevaatus avastas Pool 1 Y/Y C-faasi konvertertransformaatori nr 4 jahutusringi õlapumba õhilekkumise. Leke peatus pumba toite lahti ühendamisel ja mõlemas otsas asuvate ventiilide sulgemisel. Põhjus oli kruvade ja pumba otsakatte flantside materjali halb kvaliteet, mis põhjustas tugevat korrosiooni, kruvade murdumise, pumba keha liugumise ja suuremahulise õhilekkumise. Lahendus: vahetati Pool 1 YYC konvertertransformaatori 4 sügavasse vedelikku sukeldatavat õlapumbat, täideti õli ja tehti hooldustestid. Samal ajal vahetati või muudeti 13 teises konvertertransformaatoris (sh 2 varuüksust) olevate 52 sügavasse vedelikku sukeldatava õlapumba kruvistruktuuri.

4. Selgitus: kerga gaasi seadistamine alarmiks või väljalülitumiseks

4.1 Gaasireleede tutvustus

Gaasireleed töötavad sisemiste transformaatorivigade tõttu tekkinud õli lagunemisest või õlivoolust põhjustatud gaasi tuvastamise alusel ning aktiveerivad kerga gaasi (alarm) või tugeva gaasi (väljalülitumine) kontaktid.

• Kerga gaas: peegeldab väiksemaid vigu (nt ülekoormussoojenemine, kohalik südamiku soojenemine, magnetvoolu läbitõmbumisest tingitud paagi soojenemine). Lagunenud gaas tõuseb relees olevasse gaasikogumiskambrisse, mis põhjustab õlitaseme languse ja aktiveerib kerga gaasi reedkontakti, et anda alarm. Täiendav õlitaseme langus aktiveerib tugeva gaasi.

• Tugev gaas: peegeldab tõsiseid vigu (nt isoleerimisnupu maandus, keerdudevaheline lühike haare). Kiire gaasitekkumine surub õli vastu takistusplaati, mis magneti abil atrakteerib tugeva gaasi reedkontakti ja põhjustab transformaatori väljalülitumise.

4.2 Kerga gaasi seadistamise põhjused alarmiks

• Ülisuurpinge (UHV) vahelduvvoolu transformaatorid: iga peatransformaator ja pinge reguleerimise transformaator on varustatud ainult ühe gaasireleega; isoleerimisnupu tõusutorud on ühendatud keha releega gaasikogumistorude kaudu. Saadaval on ainult üks kerga gaasi alarmkontakt, mida normaalselt kasutatakse alarmrežiimis (tugev gaas – väljalülitumise režiimis).

• Konvertertransformaatorid: varustatud ühe gaasireleega (Siemens’i tehnoloogia) või seitsmeproovilise või rohkema gaasireleega (ABB tehnoloogia). Normaalselt kasutatakse kerga gaasi alarmrežiimis (tugev gaas – väljalülitumise režiimis).

Konvertertransformaatorite gaasireleedel on ainult üks või kaks kerga gaasi alarmkontakti, mis on kalduvad valesti aktiveeruma releekonteinerisse sattuva veega, õli kromatograafias kasutatava kandegaaasiga, mis siseneb paaki, või keha halva õhikindluse tõttu õhu sisenemisega. „Kolmest kahest“ valesti käivitumise ennetamise meetmeid pole saadaval. Kui kerga gaas on seadistatud väljalülitumiseks, võib vale alarm põhjustada DC monopolaarse (ühe ventiiligrupi) väljalülitumise, mis kaob 1500 MW või enam energiat ja ohustab võrgu stabiilsust. Lisaks pakub kerga gaas reageerimisaja väikeste vigade jaoks (nt nõrk südamiku/isoleerimise soojenemine), enne kui aktiveerub tugev gaas, parandades seadme kasutusvalmidust. Seega sätestavad „18 suurt võrguõnnetuste ennetamise meetme“ ja „Elektritransformaatorite ekspluatatsioonikood“ (DL/T572–2010), et kerga gaas tuleb seadistada ainult alarmiks.

Valesti käivitumise juhtumid:

• 2003: konvertertransformaatori tasandusreaktori gaasireleesse sattunud vesi põhjustas bipolaarse blokeerimise ja 1281 MW võimsuse kaotuse.

• 2019: konvertertransformaatori gaasirelees esinenud kontaktiringluse defekt põhjustas ajutise katkestuse.

4.3 Ettepanek muuta kerga gaasi seadistus UHV-transformaatoritel väljalülitumiseks

Arvestades UHV-transformaatorites äkkmiste vigade riski inimeste ohutusele, on ettepanekuks muuta UHV-transformaatoritel kerga gaasi toimimine alarmilt väljalülitumisele järgmistel põhjustel:

• Varajane reageerimine tõsistes vigades: kerga gaas võib aktiveeruda tugeva gaasi ees äkkmiste tõsiste vigade korral. Väljalülitumine kerga gaasi põhjal võimaldab vigase transformaatori kiiret eraldamist, et vältida suuri seadmetekahjustusi või inimeste vigastusi. (nt 2016: UHV-likumisreaktor plahvatas pärast mitmeid kerga gaasi alarme; 2017: konvertertransformaatori isoleerimisnupu veas aktiveerus kerga gaas 32 sekundit enne tugeva gaasi aktiveerumist.)

• Võrgu tugevus: tugevdunud võrgu suudab taluda ühe ventiiligrupi või transformaatori kadumist ilma stabiilsusprobleemideta.

• Valesti käivitumise riski vähendamine: mitteelektriliste releede halduse parandamine (nt vihmakate installimine, regulaarsed proovivõtted ja ringluse isoleerimiskontrollid) on oluliselt vähendanud valeid alarme. Statistikad näitavad, et konverterjaamades (3 aastat) ja jaamades (5 aastat) ei ole esinenud ühtegi valesti käivitunud kerga gaasi toimet; 6 registreeritud toimet põhjustas ehitusperioodil gaasi puhtaks tegemata jätmisest tulenev gaas, mitte seadme viga.

Ajutine meetod: Ülehüperpinge (UHV) transformatoriga ebastabiilse tööjõu ajal tuleb kõik väikeloomuliste gaasite kontaktid (isolatsioonipilkud, võrkuvahetaja, korpus) konverteerijatransformatordes, peatransformatordes ja spiklitustransformatordes seadistada lülitumise režiimile, et tagada töötajate ja seadmete ohutus.

4.4 Väikeloomuliste gaaside lülitumise muutmise elluviimise plaan

• Konverteerijatransformatordid: Muutke tarkvara DC juhtimise üksiküste väljalülitamise kaudu nii, et väikeloomulised gaaside signaalid lülitaksid. Muutmise järel pole vaja teha lülitumiskatset (signaalide ringid kontrollitakse igal aastal); rakendage planeeritud katkestuste ajal (1 päev).

• Vahelduvvoolustransformatordid: Muutke juhtmeid kaitsepaneelidel ja läbi viidake edastamiskatseid (1 päev).