Galvenā transformatora avārijas un gaistošā gāzes darbības problēmas

1. Avārijas reģistrācija (2019. gada 19. marts)

2019. gada 19. martā plkst. 16:13 uzraudzības sistēma ziņoja par vieglās gāzes darbību 3. galvenajā transformatorā. Saskaņā ar „Elektrotransformatoru ekspluatācijas noteikumiem“ (DL/T572-2010) ekspluatācijas un tehniskās apkopes (E&TA) personāls pārbaudīja 3. galvenā transformatora vietējo stāvokli.

Vietējā apstiprināšana: 3. galvenā transformatora WBH neelektriskās aizsardzības panelis ziņoja par transformatora korpusa B fāzes vieglās gāzes darbību, un atiestatīšana nebija efektīva. E&TA personāls pārbaudīja 3. galvenā transformatora B fāzes gāzu releju un gāzu paraugu ņemšanas kastīti, kā arī veica testus transformatora korpusa serdes un skavas zemēšanas strāvai.

Plkst. 16:36 apakšstacijas uzraudzības sistēma ziņoja par 3. galvenā transformatora smagās gāzes darbības izslēgšanu, kurā B fāzes korpusā bija ugunsgrēks. Transformatora fiksētā putu šļūkšanas ugunsdzēsības sistēma aktivizējās pareizi (pieejami signālu attēli).

Šī avārijas novēršanas pasākumi:

• Izstrādāt vieglās gāzes uz izslēgšanas pārveidošanas plānu: organizēt tehniskās pārveides shēmu sagatavošanu, noteikt turpmākos izslēgšanas grafikus un precīzi noteikt pārveidošanas iepriekš piemērojamās E&TA pasākumus.

• Darbībā esošu transformatoru īpaša pārbaude un pārveidošana: veikt mērķtiecīgas pārbaudes darbībā esošajos transformatoros, pamatojoties uz avārijas cēloni, un izstrādāt pārveidošanas pasākumus.

2. Vieglās gāzes brīdinājuma apstrādes process

„Elektrotransformatoru ekspluatācijas noteikumi“ (DL/T572-2010) nosaka, ka transformatoru gāzu relejiem jābūt aprīkotiem ar divām kontaktpārēm: vieglās gāzes un smagās gāzes. Normālā ekspluatācijā vieglā gāze ir iestatīta brīdinājuma režīmā, bet smagā gāze — izslēgšanas režīmā. Tipisks transformatoru vieglās gāzes brīdinājumu apstrādes process ir šāds:

• Kad aktivizējas gāzu aizsardzības signāls, nekavējoties pārbauda transformatoru, lai noteiktu, vai tas izraisīts gaisa uzkrāšanās, eļļas līmeņa pazemināšanās, sekundārās ķēdes bojājumā vai iekšējā transformatora defektā.

• Ja gāzu relejā ir gāze, reģistrē gāzes tilpumu, novēro gāzes krāsu un degamību, kā arī savāc gāzes un eļļas paraugus hromatogrāfiskai analīzei.

• Ja relejā esošā gāze ir bezkrāsaina, bezsmaržīga, nedegama un hromatogrāfiskā analīze identificē to kā gaisu, transformators var turpināt darboties, un gaisa ieplūdes defekts jānovērš nekavējoties.

• Ja gāze ir degama vai izšķīdušās gāzes analīzes (DGA) rezultāts ir nenormāls, kompleksā veidā novērtē, vai transformatoru jāizslēdz no ekspluatācijas.

Jaunie pretavārijas pasākumi (9.2.3.6) nosaka: „Ja transformators vienā dienā piedzīvo divas secīgas vieglās gāzes brīdinājuma signālu aktivizācijas, nekavējoties jāpieprasa izslēgšana pārbaudei; transformatoriem (reaktoriem) ar neuzspiedes eļļas aprites struktūru un bez eļļas izvades un slāpekļa iepildes ierīces jāpieprasa nekavējoties izslēgšana pārbaudei, kad aktivizējas korpusa vieglās gāzes brīdinājuma signāls.“

Nesen nodotie ekspluatācijā transformatori vai tie, kam veikta eļļas apstrāde, bieži piedzīvo vieglās gāzes brīdinājuma signālu aktivizāciju sākotnējā ekspluatācijā. Uzspiedes eļļas aprites transformatoriem ir liela gaisa ieplūdes varbūtība negatīvā spiediena zonās eļļas noplūdes dēļ; transformatoriem ar eļļas izvades un slāpekļa iepildes ierīcēm var gāze uzkrāties eļļas izvades cauruļvados — abos gadījumos var rasties vieglās gāzes brīdinājuma signālu aktivizācija. Mazs gāzes daudzums normāli izdalās transformatora darbības laikā, taču divas secīgas vieglās gāzes brīdinājuma signālu aktivizācijas 24 stundu laikā norāda uz potenciāli smagu defektu.

3. Transformatoru vieglās gāzes brīdinājumu statistiskā analīze

Gadījums 1: Apakšstacijā vieglās gāzes brīdinājums (2015. gada 7. jūlijs)

Avārijas parādība: Apakšstacijas uzraudzības sistēma rādīja „3. galvenā transformatora korpusa neelektriskās aizsardzības brīdinājumu“ un „korpusa C fāzes vieglās gāzes brīdinājumu“. Cēlonis: Vietējā pārbaude atklāja, ka 3. galvenā transformatora C fāzes gāzu relejā eļļas līmenis bija zems (gāzes tilpums pārsniedza 300 ml; vieglās gāzes brīdinājuma iestatījums: 270±10 ml) (A un B fāzēs līmenis bija pilns). Pamatojoties uz pārbaudes rezultātiem un īpašajām sanāksmēm, avārijas cēlonis tika noteikts kā metāla svešķermeņi, kurus, pēc vērtējuma, transportēšanas/uzstādīšanas laikā ieviesuši (nevis ražošanas laikā), jo uzraudzība neaptvēra visu ražošanas procesu. Novēršana: Defektīvais transformators tika izņemts un aizvietots ar rezerves fāzi. Apakšstacijā tika uzcelta apkopju darbnīca ražotāja veiktai vietējai remontdarbu; remontētais transformators tika uzglabāts kā rezerves fāze.

Gadījums 2: Apakšstacijā vieglās gāzes brīdinājums (2015. gada 30. septembris)

Avārijas parādība: Uzraudzības sistēma ziņoja par „2. galvenā transformatora C fāzes spiediena pieauguma brīdinājumu“, „smagās gāzes izslēgšanas signālu“ un „vieglās gāzes brīdinājuma signālu“; elektriskās aizsardzības darbības netika reģistrētas. Cēlonis: Projektēšanas institūta un ražotāja starpā pastāvošās saziņas problēmas izraisīja pārmērīgu spriegumu uz augšējā kontaktligzdas termināla; kontaktligzdai bija vāja hermētiskā konstrukcija; kontaktligzdas strāvas vadītāja augšējā daļā radās negatīvā spiediena zona, kas pēc hermētiskuma zuduma izraisīja gaisa/ūdens ievilci. Vadošā T-savienotāja un augstsprieguma kontaktligzdas maksimālais horizontālais nobīdes lielums sasniedza 5,61 m, kas izraisīja ilgstošu sānvirziena spriedzi, termināla un vāka deformāciju, hermētiskuma zudumu un augstsprieguma tinuma iekšējo izlādi gaisa/ūdens ievilces dēļ. Novēršana: Defektīvais transformators tika izņemts un aizvietots ar rezerves fāzi. Vietējais remonts pēc apkopju darbnīcas uzcelšanas tika pabeigts 2016. gadā, un transformators tika uzglabāts kā rezerves fāze.

Gadījums 3: Apakšstacijā vieglās gāzes brīdinājums (2018. gada 18. jūnijs)

Avārijas parādība: Apakšstacijā 1. galvenā transformatora A fāzes vieglās gāzes brīdinājums. Cēlonis: Eļļas un gāzes paraugu testi rādīja nedegamu gāzi un normālus eļļas parametrus. Gāzu relejs tika iztukšots tajā pašā dienā, un signāls nekavējoties atiestatījās. Ilgstoša gāzes uzkrāšanās novērošana relejā neatklāja jaunu gāzes veidošanos, tādējādi apstiprinot, ka brīdinājums bija izraisīts ilgstošas gaisa uzkrāšanās dēļ.

4. gadījums: Gaišgāzes signāls komisijas laikā

Avarijas parādība: Gaišgāzes signāls C fāzē trešajā galvenajā transformatorā komisijas laikā.Cēlonis: Transformatora gāzes plūsmas releja naftas izlēkums; būvniecības vienība neizveidoja pilnīgu gāzes izplūšanu pēc aizstāšanas. Transformatorā netika novērota acetilēna.Darbības veikšana: Izveidot gāzes izplūšanu no transformatora.

5. gadījums: Gaišgāzes signāls konvertera stacijā (2018. gada 20. novembris)

Avarijas parādība: 06:24:55 konvertera stacijas OWS fondu sarakstā tika reģistrēts "Gaišgāzes signāls B fāzē konvertera transformatorā no noteiktās puses"; 06:40:57 tika reģistrēts "Smagā gāzes aizsardzība B fāzē konvertera transformatorā no noteiktās puses", un 01B/02B konvertera transformatora triju fāžu līdzstrāvas atslēgas tika aktivizētas.Cēlonis: Naftas rezervuāra blāsteris bija salauzies. Nafta ieplūda blāsterī, un ātra temperatūras pazemināšanās izraisīja, ka naftas pilnais blāsteris nolaupinājās, bloķējot naftas cauruļvadu un noturējot gāzi, kas izraisīja gāzes relejas darbību. Blāsteris salauzās garā stāvoklī un pie zemas temperatūras paātrināti novecāja.Darbības veikšana: Vietējā pārbaude apstiprināja, ka blāsteris bija salauzis (lielākā daļa naftas no rezervuāra bija ieplūdusi blāsterī). Blāsteris tika aizstāts, un konvertera transformators atkal sāka darboties.

6. gadījums: Gaišgāzes signāls enerģijas uzņēmumā (2017. gada 2. janvāris)

Avarijas parādība: Enerģijas uzņēmuma DC divpolis bija gaišā sagatavojuma stāvoklī; 20:37 tika reģistrēts gaišgāzes signāls Pola 1 YYC konvertera transformatorā, un 20:42 sekoja smags gāzes triecienis.Cēlonis: Vietējā pārbaude atklāja, ka no Pola 1 Y/Y C fāzes konvertera transformatora ceturtā dzesēšanas cikla naftas pompas notiek naftas izlēkums. Pēc pompas elektrosaprātes atslēgšanas un abu galu ventilu slēgšanas izlēkums apturējās. Galvenais cēlonis bija nepietiekama materiālu kvalitāte šroviņu un pompas beigu virsmaisnes flanžu dēļ, kas izraisīja smagu koroziju, šroviņu salauzumu, pompas korpusslīdi un lielu naftas izlēkumu.Darbības veikšana: Aizstājot 4 iekšējās naftas pompas Pola 1 YYC konvertera transformatorā, uzsildot naftu un veicot uzturēšanas pārbaudes. Sinhroniski aizstādami vai mainot 52 iekšējo naftas pompu šroviņu struktūru 13 citos konvertera transformatoros (ieskaitot 2 sagatavošanas).

4. Gaišgāzes iestatīšanas izskaidrojums kā signāls vai trieciens

4.1 Ievads gāzes relejos

Gāzes releji darbojas, detektējot gāzi, kas rodas no naftas sadalīšanās vai naftas sprādziena, ko izraisa transformatora iekšējās avarijas, aktivizējot gaišgāzes (signāls) vai smagās gāzes (trieciens) kontaktus.

• Gaišgāze: Atspoguļo mazas avarijas (piem., pārmērīga siltināšana, lokāls kodolu siltināšanās, cilindra siltināšanās no magnetiskās izplūdes). Sadalītā gāze pārvietojas releja gāzes apkopošanas kamerā, samazinot naftas līmeni un aktivizējot gaišgāzes reed kontaktpunktus, lai nosūtītu signālu. Turpmāks naftas līmeņa pazemināšanās aktivizē smagās gāzes.

• Smagā gāze: Atspoguļo smagas avarijas (piem., izolācijas piezemēšanās, starpfāžu īsceļš). Ātrs gāzes radīšanās procesa izraisa naftas sprādzienu, kas impulss pret barijeru, piesaista smagās gāzes reed kontaktpunktus ar magnētu, lai aktivizētu transformatora triecienu.

4.2 Iemesli, kāpēc gaišgāze ir iestatīta kā signāls

• UHV AC transformatori: Katrs galvenais un sprieguma regulējošais transformators ir aprīkots tikai ar vienu gāzes releju; izolācijas izlēkumi savienojas ar transformatora releju cauruļvadiem. Pieejams tikai viens gaišgāzes signāla kontakts, kas normālajā darbībā ir iestatīts kā signāls (smagā gāze - trieciens).

• Konvertera transformatori: Aprīkoti ar 1 gāzes releju (Siemens tehnoloģija) vai 7+ gāzes relejām (ABB tehnoloģija). Gaišgāze normālajā darbībā ir iestatīta kā signāls (smagā gāze - trieciens).

Konvertera transformatoru gāzes relejas ir aprīkotas tikai ar 1 vai 2 gaišgāzes signāla kontaktiem, kas var izraisīt nepareizus signālus, ja releja juntas kastes iekšpusē nonāk ūdens, naftas hromatogrāfijas gāze ieplūst cilindrā vai gaisa ienākšana dēļ labi neatdalināmas transformatora struktūras. Nav pieejamas "divi no trim" aizsardzības pasākumi pret nepareizu darbību. Ja gaišgāze būtu iestatīta kā trieciens, nepareizi signāli varētu izraisīt DC monopolu (viena vārdgrāmata) triecienus, zaudējot 1500 MW vai vairāk enerģijas un apdraudot tīkla stabilitāti. Papildus tam, gaišgāze sniedz reaģēšanas logu mazākām avarijām (piem., vieglam kodolu/izolācijas siltināšanās), pirms smagās gāzes aktivizācijas, uzlabojot ierīču pieejamību. Tādēļ, 18 galvenie tīkla aizsardzības pasākumi un Enerģijas transformatoru darbības kodekss (DL/T572-2010) nosaka, ka gaišgāze jāiestata tikai kā signāls.

Nepareizo darbību piemēri:

• 2003: Ūdens ienākšana konvertera transformatora izlīdzinātāja gāzes relejā izraisīja divpolu bloķēšanu, zaudējot 1281 MW.

• 2019: Pagaidu atslēgšanās notika dēļ defekta konvertera transformatora gāzes relejas kontaktu sistēmā.

4.3 Priekšlikums mainīt gaišgāzes iestatījumu uz triecienu UHV transformatoriem

Ņemot vērā UHV transformatoru nezināmu avariju risku, kas draud cilvēku drošībai, tiek piedāvāts mainīt gaišgāzes darbību no signāla uz triecienu UHV transformatoriem, ņemot vērā šādas iemeslas:

• Ātra rīcība smagās avarijas gadījumā: Gaišgāze var aktivizēties pirms smagās gāzes, izraisot nezināmu smagu avariju. Triecieni, izraisīti gaišgāzes dēļ, var ātri atdalīt avarijas transformatoru, novēršot lielas ierīču bojājumu vai cilvēku ciešanu risku. (piem., 2016: UHV shunt reaktors eksplodēja pēc vairākiem gaišgāzes signāliem; 2017: Gaišgāze aktivizējās 32 sekundes pirms smagās gāzes konvertera transformatora izolācijas avarijas laikā.)

• Tīkla stabilitāte: Pastiprinātais tīkls var tolerēt viena vārdgrāmatas vai transformatora zaudēšanu bez stabilitātes problēmām.

• Samazināts nepareizo darbību risks: Palielināta neelektriskās releju pārvaldība (piem., lietus segu instalēšana, regulāras paraugkontroles, kontaktu izolācijas pārbaudes) ir būtiski samazinājusi nepareizus signālus. Statistika liecina, ka konvertera stacijās (3 gadi) un transformatoru stacijās (5 gadi) nav bijuši nepareizi gaišgāzes signāli; 6 reģistrētie signāli tika izraisīti neizveidotu gāzes izplūšanu būvniecības laikā (nevis ierīču avarijas).

Pārējais pasākums: Uzlabotajiem transformatoru darbības nestabilitātes laikā iestatiet visus gaisa signālu kontaktus (izolātora izlaižu dāļas, tap changer, korpus) konvertoru transformatoros, galvenajos transformatoros un sprieguma reglēšanas transformatoros uz trip režīmu, lai nodrošinātu cilvēku un aprīkojuma drošību.

4.4 Gaisa signālu pārveidošanas trip modifikācijas īstenošanas plāns

• Konvertoru transformatori: Modificējiet programmatūru, izmantojot DC kontroles viensistēmas izņemšanu, lai mainītu gaisa signālus uz trip. Pēc modificēšanas nav nepieciešama trip testēšana (signālu tīkli tiek pārbaudīti katru gadu); īstenojiet plānotajos apturēšanas laikos (1 diena).

• MA transformatori: Modificējiet vadošanos aizsardzības paneļos un veiciet pārraidīšanas tests (1 diena).