ترانسفورماتور اصلی حوادث و مشکلات عملیات گاز سبک

۱. ثبت حادثه (۱۹ مارس ۲۰۱۹)

در ساعت ۱۶:۱۳ روز ۱۹ مارس ۲۰۱۹، پشتیبانی نظارتی گزارش داد که گاز سبک ترانسفورماتور اصلی شماره ۳ عمل کرده است. بر اساس کد عملکرد ترانسفورماتورهای قدرت (DL/T572-2010)، کارکنان عملیات و نگهداری (O&M) وضعیت محلی ترانسفورماتور اصلی شماره ۳ را بررسی کردند.

تأیید محلی: پانل محافظ غیر الکتریکی WBH ترانسفورفاتور اصلی شماره ۳ گزارش داد که گاز سبک فاز B بدنه ترانسفورماتور عمل کرده و بازنشانی آن بی‌اثر بود. کارکنان O&M رله گاز فاز B و جعبه نمونه‌برداری گاز ترانسفورماتور اصلی شماره ۳ را بررسی کردند و آزمون‌های جریان زمینی هسته و ضربه‌گیر را انجام دادند.

در ساعت ۱۶:۳۶، پشتیبانی نظارتی گزارش داد که گاز سنگین ترانسفورماتور اصلی شماره ۳ عمل کرده و فاز B بدنه آتش گرفته است. سیستم خاموش‌کننده پاشش پنوماتیک ثابت ترانسفورماتور به درستی فعال شد (تصاویر سیگنال موجود است).

ابزارهای این حادثه:

• برنامه تبدیل گاز سبک به گاز سنگین: سازماندهی تدوین طرح‌های تغییر فنی، برنامه‌ریزی قطع برق بعدی و مشخص کردن اقدامات O&M قبل از تغییرات.

• معاینه و تغییر خاص ترانسفورماتورهای در حال کار: بر اساس علت خرابی، معاینه‌های هدفمند ترانسفورماتورهای در حال کار را انجام داده و اقدامات تغییر را تدوین کنید.

۲. فرآیند رسیدگی به هشدار گاز سبک

کد عملکرد ترانسفورماتورهای قدرت (DL/T572-2010) می‌گوید که رله‌های گاز ترانسفورماتور باید دو مجموعه تماس داشته باشند: گاز سبک و گاز سنگین. در عملکرد معمول، گاز سبک به حالت هشدار تنظیم شده و گاز سنگین به حالت قطع. فرآیند معمولی رسیدگی به هشدار گاز سبک ترانسفورماتور به شرح زیر است:

• وقتی سیگنال محافظ گاز فعال شد، فوراً ترانسفورماتور را بررسی کنید تا مشخص شود آیا این امر به دلیل انباشت هوا، کاهش سطح روغن، خرابی مدار دومی یا خرابی داخلی ترانسفورماتور است.

• اگر گاز در رله گاز وجود دارد، حجم گاز را ثبت کنید، رنگ و قابلیت اشتعال گاز را مشاهده کنید و نمونه‌های گاز و روغن را برای تجزیه کروماتوگرافی جمع‌آوری کنید.

• اگر گاز در رله بی‌رنگ، بی‌بو و غیرقابل اشتعال باشد و تجزیه کروماتوگرافی آن را هوا تشخیص دهد، ترانسفورماتور می‌تواند به کار خود ادامه دهد و عیب ورود هوا باید به سرعت رفع شود.

• اگر گاز قابل اشتعال باشد یا نتیجه تجزیه گاز حل شده (DGA) نامتعارف باشد، به طور کامل قضاوت کنید که آیا باید ترانسفورماتور را خاموش کنید.

اجراءات جدید ضدحوادث (۹.۲.۳.۶) می‌گویند: "اگر ترانسفورماتور دو هشدار گاز سبک متوالی در طول یک روز تجربه کند، فوراً تقاضای قطع برق برای معاینه کنید؛ برای ترانسفورماتورها (ریاکتورها) با ساختار بدون حلقه چرخان روغن و بدون دستگاه خالی‌کننده روغن و تزریق نیتروژن، فوراً تقاضای قطع برق برای معاینه کنید."

ترانسفورماتورهای جدید یا آن‌هایی که در حال درمان روغن هستند در دوره اولیه کار خود به راحتی هشدار گاز سبک تجربه می‌کنند. ترانسفورماتورهای با حلقه چرخان روغن اجباری به دلیل نشت روغن در مناطق فشار منفی ممکن است هوا جذب کنند؛ ترانسفورماتورهای با دستگاه خالی‌کننده روغن و تزریق نیتروژن ممکن است گاز در لوله‌های خروج روغن محبوس شود—هر دو سناریو می‌توانند باعث هشدار گاز سبک شوند. مقدار کمی گاز به طور معمول در طول کار ترانسفورماتور آزاد می‌شود، اما دو هشدار گاز سبک متوالی در ۲۴ ساعت نشان‌دهنده خرابی‌های بالقوه شدید است.

۳. تحلیل آماری هشدارهای گاز سبک ترانسفورماتور

مورد ۱: هشدار گاز سبک در یک زیرстан (۷ ژوئیه ۲۰۱۵)

پدیده خرابی: پشتیبانی نظارتی گزارش داد "هشدار محافظ غیر الکتریکی بدنه ترانسفورماتور اصلی شماره ۳" و "هشدار گاز سبک فاز C بدنه". علت: معاینه محلی نشان داد که سطح روغن در رله گاز فاز C ترانسفورماتور اصلی شماره ۳ پایین است (حجم گاز بیش از ۳۰۰ میلی‌لیتر؛ تنظیم هشدار گاز سبک: ۲۷۰±۱۰ میلی‌لیتر) (فاز‌های A و B پر بودند). بر اساس نتایج معاینه و جلسات خاص، خرابی به دلیل اجسام خارجی فلزی بود که قضاوت شد در حین حمل/نصب (نه از ساخت) معرفی شده‌اند، چرا که نظارت نمی‌تواند کل فرآیند ساخت را پوشش دهد. رسیدگی: ترانسفورماتور خراب شده خارج شد و با یک فاز ذخیره جایگزین شد. یک کارگاه تعمیر در زیرستان ساخته شد تا تولیدکننده تعمیرات محلی انجام دهد؛ ترانسفورماتور تعمیر شده به عنوان فاز ذخیره نگهداری شد.

مورد ۲: هشدار گاز سبک در یک زیرستان (۳۰ سپتامبر ۲۰۱۵)

پدیده خرابی: پشتیبانی نظارتی گزارش داد "هشدار فشار سریع فاز C ترانسفورماتور اصلی شماره ۲"، "سیگنال قطع گاز سنگین" و "سیگنال هشدار گاز سبک"؛ هیچ عملکرد محافظ الکتریکی اتفاق نیفتاد. علت: اختلافات ارتباطی بین مؤسسه طراحی و تولیدکننده باعث ایجاد تنش اضافی در ترمینال بالایی بوشینگ شد؛ بوشینگ طراحی ضعیف بسته‌بندی داشت؛ منطقه فشار منفی در بالای مسیر جریان الکتریکی بوشینگ پس از خرابی بسته‌بندی باعث ورود هوا/آب شد. بیشترین انحراف افقی بین کانکتور T- و بوشینگ ولتاژ بالا ۵.۶۱ متر بود که باعث تنش طولانی‌مدت جانبی، تغییر شکل ترمینال و پوشش، خرابی بسته‌بندی و تخلیه داخلی در سیم‌پیچ ولتاژ بالا به دلیل ورود هوا/آب شد. رسیدگی: ترانسفورماتور خراب شده خارج شد و با یک فاز ذخیره جایگزین شد. تعمیرات محلی در سال ۲۰۱۶ پس از ساخت کارگاه تعمیراتی کامل شد و ترانسفورماتور به عنوان فاز ذخیره نگهداری شد.

مورد ۳: هشدار گاز سبک در یک زیرستان (۱۸ ژوئن ۲۰۱۸)

پدیده خرابی: هشدار گاز سبک فاز A ترانسفورماتور اصلی شماره ۱ در یک زیرستان. علت: آزمایش‌های نمونه‌برداری گاز و روغن نشان داد که گاز غیرقابل اشتعال و داده‌های روغن نرمال است. رله گاز در همان روز خلاء شد و سیگنال فوراً بازنشانی شد. پیگیری طولانی‌مدت انباشت گاز در رله نشان داد که گاز جدیدی وجود نداشت و تأیید شد که هشدار به دلیل انباشت طولانی‌مدت هوا ایجاد شده است.

مورد ۴: هشدار گاز سبک در زمان راه‌اندازی

نشانه خرابی: هشدار گاز سبک فاز C ترانسفورماتور اصلی شماره ۳ در زمان راه‌اندازی.علت: نشت روغن از رله جریان روغن ترانسفورماتور؛ واحد ساخت و ساز نتوانست گاز را به طور کامل پس از تعویض آن رها کند. آسیتلن در ترانسفورماتور تشخیص داده نشد.حل: رها کردن گاز از ترانسفورماتور.

مورد ۵: هشدار گاز سبک در یک ایستگاه تبدیل (۲۰ نوامبر ۲۰۱۸)

نشانه خرابی: در ساعت ۶:۲۴:۵۵، پس‌زمینه OWS یک ایستگاه تبدیل گزارش داد "هشدار گاز سبک فاز B یک ترانسفورماتور تبدیل در یک سمت"؛ در ساعت ۶:۴۰:۵۷، "حفاظت گاز سنگین فاز B یک ترانسفورماتور تبدیل در یک سمت" گزارش شد و مدار قطع‌کننده ترانسفورماتور تبدیل ۰۱B/۰۲B در سه فاز قطع شد.علت: پارگی کیسه نگهدارنده روغن. روغن وارد کیسه شد و کاهش ناگهانی دما باعث شد کیسه پر از روغن فرو رود، لوله روغن را مسدود کند و گاز را محبوس کند، منجر به عملکرد رله گاز. کیسه به دلیل حالت ایست بودن بلندمدت و تسریع در پیری در دماهای پایین پاره شد.حل: بازرسی محلی پارگی کیسه (بیشتر روغن در نگهدارنده وارد کیسه شده بود) را تأیید کرد. کیسه جایگزین شد و ترانسفورماتور تبدیل مجدداً به کار خود ادامه داد.

مورد ۶: هشدار گاز سبک در یک شرکت برق (۲ ژانویه ۲۰۱۷)

نشانه خرابی: دوقطبی DC در یک شرکت برق در حالت ایست سرد بود؛ در ساعت ۲۰:۳۷، هشدار گاز سبک ترانسفورماتور تبدیل YYC قطب ۱ گزارش شد و در ساعت ۲۰:۴۲ قطع گاز سنگین رخ داد.علت: بازرسی محلی نشان داد نشت روغن از پمپ روغن چرخه خنک‌کننده شماره ۴ ترانسفورماتور تبدیل Y/Y فاز C قطب ۱ وجود داشت. پس از قطع برق پمپ و بستن شیرهای دو طرف، نشت متوقف شد. علت اصلی کیفیت ضعیف مواد پیچ‌ها و فلانژ پمپ بود که منجر به فرسودگی شدید، شکست پیچ‌ها، لغزش بدنه پمپ و نشت روغن زیاد شد.حل: جایگزینی ۴ پمپ روغن غوطه‌ور قطب ۱ ترانسفورماتور تبدیل YYC، پر کردن مجدد روغن و انجام آزمون‌های نگهداری. همزمان جایگزینی یا تغییر ساختار پیچ ۵۲ پمپ روغن غوطه‌ور در ۱۳ ترانسفورماتور تبدیل دیگر (شامل ۲ ایستباه).

۴. توضیحات درباره تنظیم هشدار یا قطع گاز سبک

۴.۱ معرفی رله‌های گازی

رله‌های گازی با تشخیص گاز تولید شده از تجزیه روغن یا امواج روغن ناشی از خرابی‌های داخلی ترانسفورماتور، موجب عملکرد تماس‌های گاز سبک (هشدار) یا گاز سنگین (قطع) می‌شوند.

• گاز سبک: نشان‌دهنده خرابی‌های کوچک (مانند گرمایش بیش از حد، گرمایش محلی هسته، گرمایش ظرف از نشت مغناطیسی). گاز تجزیه شده به حجره جمع‌آوری گاز رله می‌رود، سطح روغن کاهش می‌یابد و می‌تواند تماس گاز سبک را فعال کند تا هشدار دهد. کاهش بیشتر سطح روغن موجب عملکرد گاز سنگین می‌شود.

• گاز سنگین: نشان‌دهنده خرابی‌های شدید (مانند زمین‌گذاری بوشینگ، کوتاه‌شدن بین دور). تولید گاز سریع موجب تاثیر روغن بر روی یک صفحه می‌شود و با استفاده از مغناطیس تماس گاز سنگین را فعال کرده و ترانسفورماتور را قطع می‌کند.

۴.۲ دلایل تنظیم هشدار گاز سبک

• ترانسفورماتورهای AC UHV: هر ترانسفورماتور اصلی و تنظیم ولتاژ فقط یک رله گازی دارد؛ میله‌های بوشینگ از طریق لوله‌های جمع‌آوری گاز به رله بدن متصل می‌شوند. فقط یک تماس هشدار گاز سبک موجود است که در شرایط عادی به حالت هشدار تنظیم شده است (گاز سنگین برای قطع).

• ترانسفورماتورهای تبدیل: مجهز به ۱ رله گازی (فناوری سیمنس) یا ۷+ رله گازی (فناوری ABB). گاز سبک در شرایط عادی به حالت هشدار تنظیم شده است (گاز سنگین برای قطع).

رله‌های گازی ترانسفورماتورهای تبدیل فقط ۱ یا ۲ تماس هشدار گاز سبک دارند که ممکن است به دلیل ورود آب به جعبه‌های اتصال رله، گاز حمله‌کننده از کروماتوگرافی روغن وارد شدن هوا به دلیل عدم چسبندگی خوب بدن، هشدارهای اشتباه ایجاد کنند. اقدامات ضد خطای "دو از سه" در دسترس نیست. اگر گاز سبک برای قطع تنظیم شود، هشدارهای اشتباه می‌توانند باعث قطع یک قطب DC (یک گروه ولتاژ) شوند، باعث از دست دادن ۱۵۰۰ MW یا بیشتر برق و تهدید به پایداری شبکه. علاوه بر این، گاز سبک پنجره واکنش برای خرابی‌های کوچک (مانند گرمایش ملایم هسته/ yalıtım) قبل از عملکرد گاز سنگین ارائه می‌دهد و در دسترس بودن تجهیزات را بهبود می‌بخشد. بنابراین، ۱۸ اقدام اصلی ضد حادثه شبکه و کد عملیات ترانسفورماتورهای برق (DL/T572-2010) مشخص می‌کنند که گاز سبک فقط باید به حالت هشدار تنظیم شود.

موارد عملکرد اشتباه:

• ۲۰۰۳: ورود آب به رله گازی ریکتور هموار ترانسفورماتور تبدیل باعث بلاک دوقطبی شد و ۱۲۸۱ MW از دست رفت.

• ۲۰۱۹: قطع موقت به دلیل خرابی در مدار تماس رله گازی ترانسفورماتور تبدیل رخ داد.

۴.۳ پیشنهاد تغییر گاز سبک به قطع برای ترانسفورماتورهای UHV

به دلیل خطر خرابی‌های ناگهانی در ترانسفورماتورهای UHV که تهدیدی برای ایمنی کارکنان است، پیشنهاد می‌شود عملکرد گاز سبک از حالت هشدار به قطع برای ترانسفورماتورهای UHV تغییر یابد، به دلایل زیر:

• عملکرد زودهنگام در خرابی‌های شدید: گاز سبک ممکن است قبل از گاز سنگین در خرابی‌های ناگهانی شدید فعال شود. قطع با گاز سبک می‌تواند ترانسفورماتور خراب را به سرعت جدا کند و از خسارت بزرگ تجهیزات یا مجروحیت کارکنان جلوگیری کند. (مثلاً، ۲۰۱۶: یک ریاکتور UHV پس از چندین هشدار گاز سبک منفجر شد؛ ۲۰۱۷: گاز سبک ۳۲ ثانیه قبل از گاز سنگین در خرابی بوشینگ ترانسفورماتور تبدیل فعال شد.)

• مقاومت شبکه: شبکه قدرت تقویت شده می‌تواند بدون مشکلات پایداری، از دست دادن یک گروه ولتاژ یا ترانسفورماتور را تحمل کند.

• کاهش خطر عملکرد اشتباه: مدیریت بهبود یافته رله‌های غیر الکتریکی (مانند نصب پوشش‌های باران، نمونه‌برداری منظم، بررسی عایق‌بندی مدار) به طور قابل توجهی خطر هشدارهای اشتباه را کاهش داده است. آمار نشان می‌دهد که در ایستگاه‌های تبدیل (۳ سال) و زیرстанیشن‌ها (۵ سال) هیچ عملکرد اشتباه گاز سبک وجود نداشته است؛ ۶ عملکرد ثبت شده به دلیل عدم رها کردن گاز در زمان ساخت (نه خرابی تجهیزات) بوده است.

اقدام موقت: در حین عملکرد ناپایدار ترانسفورماتورهای UHV، تمامی کنتکتهای گاز سبک (قاب‌های باتری، تنظیم‌کننده دیتانس و بدنه) ترانسفورماتورهای مبدل، ترانسفورماتورهای اصلی و ترانسفورماتورهای تنظیم‌کننده ولتاژ را به حالت خروج از کار درآورید تا ایمنی پرسنل و تجهیزات تضمین شود.

۴.۴ برنامه اجرایی برای تغییر گاز سبک به خروج از کار

• ترانسفورماتورهای مبدل: از طریق خروج سیستم کنترل مستقیم DC نرم‌افزار را تغییر داده و سیگنال‌های گاز سبک را به خروج از کار تغییر دهید. بعد از تغییر آزمون خروج از کار لازم نیست (مدارهای سیگنال هر سال یکبار تأیید می‌شوند)؛ در دوره‌های توقف برنامه‌ریزی شده (۱ روز) اجرا شود.

• ترانسفورماتورهای AC: سیم‌کشی را در صفحه‌های محافظ تغییر داده و آزمون‌های انتقال را انجام دهید (۱ روز).