Hoofdtransformatorenongelukken en lichtgasaanwezigheden

1. Ongelukverslag (19 maart 2019)

Op 19 maart 2019 om 16:13 werd door de monitoringsachtergrond een lichte gasactivering van hoofdtransformator nummer 3 gerapporteerd. Overeenkomstig de Code voor het bedrijf van elektrische transformatoren (DL/T572-2010) inspecteerden de onderhoudspersoneelsleden de ter plaatse aanwezige toestand van hoofdtransformator nummer 3.

Ter plaatse bevestigd: Het WBH niet-elektrische beschermingspaneel van hoofdtransformator nummer 3 rapporteerde een lichte gasactivering van fase B van de transformatorlichaam, en de reset was onwerkzaam. Het onderhoudspersoneel inspecteerde de fase B gasrelais en gasmonsterbox van hoofdtransformator nummer 3, en voerde tests uit op de kern- en klampaardingstroom van de transformatorlichaam.

Om 16:36 rapporteerde de substationmonitoringachtergrond een zware gasactivering en uitschakeling van hoofdtransformator nummer 3, met brand in fase B van het lichaam. Het vaste schuimblussysteem van de transformator werkte correct (signaalafbeeldingen beschikbaar).

Maatregelen voor dit ongeval:

• Ontwikkel een plan voor de omvorming van licht gas naar uitschakeling: Organiseer de samenstelling van technische omvormingsplannen, regel vervolgstroomuitvalplannen en verduidelijk onderhoudsmaatregelen voor de omvorming.

• Speciale inspectie en omvorming voor in gebruik zijnde transformatoren: Voer gerichte inspecties uit op werkende transformatoren op basis van de oorzaak van het defect, en stel omvormingsmaatregelen op.

2. Verwerking van licht gasalarm

De Code voor het bedrijf van elektrische transformatoren (DL/T572-2010) stelt dat gasrelais van transformatoren twee sets contacten moeten hebben: licht gas en zwaar gas. Tijdens normale operatie is licht gas ingesteld op alarmmodus, en zwaar gas op uitschakelmodus. De typische verwerkingsprocedure voor licht gasalarms van transformatoren is als volgt:

• Wanneer het gassignaleringssignaal wordt geactiveerd, moet de transformer onmiddellijk worden geïnspecteerd om te bepalen of het wordt veroorzaakt door luchtverzameling, oliepeilafname, secundaire circuitdefect of interne transformerdefecten.

• Als er gas aanwezig is in het gasrelais, registreer dan de gasvolume, observeer de gaskleur en brandbaarheid, en verzamel gas- en olie-monsters voor chromatografische analyse.

• Als het gas in het relais kleurloos, geurloos, niet-brandbaar is, en chromatografische analyse het identificeert als lucht, kan de transformer doorgaan met werken, en moet het luchtlekkagedefect onmiddellijk worden verholpen.

• Als het gas brandbaar is of als het resultaat van de opgeloste gasanalyse (DGA) afwijkend is, moet men alomvattend beoordelen of de transformer moet worden uitgeschakeld.

Nieuwe Anti-Ongelukmaatregelen (9.2.3.6) bepalen: "Indien een transformer twee opeenvolgende licht gasalarms binnen één dag ervaart, moet onmiddellijk een stroomuitvalinspectie worden aangevraagd; voor transformatoren (reactoren) met een structuur zonder gedwongen oliecirkulatie en zonder olie-afvoer- en stikstof-injectiesysteem, moet bij een licht gasalarm van het lichaam onmiddellijk een stroomuitvalinspectie worden aangevraagd."

Nieuw in gebruik genomen transformatoren of die ondergaan oliebehandeling zijn geneigd tot licht gasalarms tijdens de initiële operatie. Transformatoren met gedwongen oliecirkulatie zijn vatbaar voor luchtinname door olielekken in negatieve drukgebieden; transformatoren met olie-afvoer- en stikstof-injectiesystemen kunnen gas vasthouden in olie-afvoerleidingen - beide scenario's kunnen leiden tot licht gasalarms. Een kleine hoeveelheid gas wordt normaal gesproken vrijgegeven tijdens de operatie van de transformer, maar twee opeenvolgende licht gasalarms binnen 24 uur duiden op potentiële ernstige fouten.

3. Statistische analyse van licht gasalarms van transformatoren

Geval 1: Licht gasalarm bij een substation (7 juli 2015)

Foutverschijnsel: De substationmonitoringachtergrond wees "hoofdtransformator lichaam niet-elektrische beschermingsalarm" en "fase C licht gasalarm van het lichaam" aan.Cause: Ter plaatse inspectie toonde een laag oliepeil in de fase C gasrelais van hoofdtransformator nummer 3 (gasvolume overschreed 300ml; licht gasalarminstelling: 270±10ml) (fasen A en B waren vol). Op basis van inspectieresultaten en speciale vergaderingen werd de fout veroorzaakt door metalen vreemde objecten, die werden geacht te zijn ingevoerd tijdens transport/installatie (niet van fabricage), omdat monitoring niet de hele fabricageproces kon overdekken.Verwerking: De defecte transformer werd teruggetrokken en vervangen door een stand-by fase. Een onderhoudswerkplaats werd gebouwd bij de substation voor ter plaatse reparatie door de fabrikant; de gerepareerde transformer werd opgeslagen als een stand-by fase.

Geval 2: Licht gasalarm bij een substation (30 september 2015)

Foutverschijnsel: De monitoringachtergrond rapporteerde "fase C drukpiek alarm van #2 hoofdtransformator", "zwaar gas tripsignaal", en "licht gasalarm signaal"; er vonden geen elektrische beschermingsacties plaats.Cause: Communicatiegaten tussen het ontwerpbedrijf en de fabrikant leidden tot te veel spanning op de bushing top terminal; de bushing had een zwakke sluitingontwerp; een negatief drukgebied bovenaan de bushing stroomdraagbuis veroorzaakte lucht/waterinname na sluitingfout. De maximale horizontale verschuiving tussen de lead T-connector en de hoogspanningsbushing bereikte 5,61m, wat leidde tot langdurige laterale spanning, vervorming van de terminal en deksel, sluitingfout, en interne ontlading in de hoogspanningswinding door lucht/waterinname.Verwerking: De defecte transformer werd teruggetrokken en vervangen door een stand-by fase. In 2016 werd de ter plaatse reparatie voltooid nadat een onderhoudswerkplaats was gebouwd, en de transformer werd opgeslagen als een stand-by fase.

Geval 3: Licht gasalarm bij een substation (18 juni 2018)

Foutverschijnsel: Fase A licht gasalarm van #1 hoofdtransformator bij een substation.Cause: Olie- en gasmonsters testten niet-brandbaar gas en normale oliegegevens. Het gasrelais werd dezelfde dag gelucht, en het signaal resette onmiddellijk. Langdurig volgen van gasaccumulatie in het relais toonde geen nieuw gas, wat bevestigde dat het alarm werd veroorzaakt door lange-termijn luchtaccumulatie.

Geval 4: Lichtgasalarm tijdens de inbedrijfstelling

Storingverschijnsel: Lichtgasalarm fase C van hoofdtransformator nummer 3 tijdens de inbedrijfstelling. Oorzaak: Olielijking van de olie-stroomrelais van de transformator; het bouwbedrijf heeft na vervanging niet volledig geventileerd. Geen acetyleen gedetecteerd in de transformator. Aanpak: Geventileer de transformator.

Geval 5: Lichtgasalarm op een omzetterstation (20 november 2018)

Storingverschijnsel: Om 06:24:55 meldde de OWS-achtergrond van een omzetterstation "Lichtgasalarm fase B van een omzettertransformator aan een bepaalde kant"; om 06:40:57 werd "Zwaar gasbescherming fase B van een omzettertransformator aan een bepaalde kant" gerapporteerd, en de 01B/02B omzettertransformator schakelaars vielen driefase uit. Oorzaak: Barst in de olieconservatorkoker. Olie is binnengekomen in de koker, en een plotselinge temperatuurdaling deed de met olie gevulde koker zinken, waardoor de olietoevoer buis werd geblokkeerd en gas werd ingesloten, wat leidde tot activering van het gasrelais. De koker barstte door langdurige stand-by en versnelde veroudering bij lage temperaturen. Aanpak: Ter plaatse inspectie bevestigde een scheur in de koker (meeste olie in de conservator was in de koker gekomen). De koker werd vervangen, en de omzettertransformator werd hervat.

Geval 6: Lichtgasalarm bij een energiebedrijf (2 januari 2017)

Storingverschijnsel: De DC bipolaire was in koude stand-by bij een energiebedrijf; om 20:37 werd een lichtgasalarm gemeld voor de Pol 1 YYC omzettertransformator, gevolgd door een zwaar gasuitval om 20:42. Oorzaak: Ter plaatse inspectie vond olielijking van pomp nummer 4 van de koelcyclus van de Pol 1 Y/Y C-fase omzettertransformator. De lijking stopte nadat de pompkracht werd afgesloten en de kleppen aan beide einden werden gesloten. De oorzaak was slechte materialenkwaliteit van bouten en pomp-eindflens, wat leidde tot ernstige corrosie, breuk van bouten, verschuiving van de pomphuls, en massale olielijking. Aanpak: Vier onderwateroliënpompen van de Pol 1 YYC omzettertransformator vervangen, olie bijgevuld, en onderhoudstests uitgevoerd. Synchroon vervangen of gewijzigd de boutstructuur van 52 onderwateroliënpompen in 13 andere omzettertransformators (inclusief 2 reserve).

4. Uitleg over het instellen van lichtgas op alarm of uitval

4.1 Inleiding tot gasrelais

Gasrelais werken door gas te detecteren dat ontstaat door olieverdeling of olieschokken veroorzaakt door interne transformatorfouten, wat lichtgas (alarm) of zwaar gas (uitval) contacten activeert.

• Lichtgas: Weerspiegelt kleine fouten (bijvoorbeeld, overbelasting verwarming, lokale kernverwarming, tankverwarming door magnetische lekken). Ontbonden gas stijgt op in de gasverzamelkamer van het relais, waardoor het oliveau daalt en de lichtgasreedswitch wordt geactiveerd om een alarm te versturen. Verdere daling van het oliveau activeert zwaar gas.

• Zwaar gas: Weerspiegelt ernstige fouten (bijvoorbeeld, bushing-aarding, tussen-wikkel kortsluiting). Snelle gasproductie duwt olie tegen een scheidingswand, die de zwaar gasreedswitch via een magneet activeert om de transformator uit te schakelen.

4.2 Redenen voor lichtgas ingesteld op alarm

• EHV AC-transformators: Elke hoofd- en spanning-regeltransformator heeft slechts één gasrelais; buskoppelingen zijn verbonden met het lichaamrelais via gasverzamelbuizen. Er is slechts één lichtgasalarmcontact beschikbaar, ingesteld op alarmmodus bij normale bedrijfsomstandigheden (zwaar gas voor uitval).

• Omzettertransformators: Uitgerust met 1 gasrelais (Siemens-technologie) of 7+ gasrelais (ABB-technologie). Lichtgas is ingesteld op alarmmodus (zwaar gas voor uitval) bij normale bedrijfsomstandigheden.

Gasrelais van omzettertransformators hebben slechts 1 of 2 lichtgasalarmcontacten, vatbaar voor valse alarmen veroorzaakt door waterinbreng in relaisdoosjes, dragergas van oliechromatografie dat de tank binnengaat, of luchtinname door slechte lichaamsafsluiting. Er zijn geen "twee uit drie" anti-misoperatie maatregelen beschikbaar. Als lichtgas is ingesteld op uitval, kunnen valse alarmen DC-monopolen (één valgroep) laten uitvallen, wat 1500MW of meer vermogen kan kosten en de netstabiliteit bedreigen. Bovendien biedt lichtgas een reactiewindow voor kleine fouten (bijvoorbeeld, lichte kern/isolatie-verwarming) voordat zwaar gas wordt geactiveerd, wat de beschikbaarheid van apparatuur verbetert. Daarom stipuleren de 18 belangrijke netanti-ongevallenmaatregelen en Code voor bedrijfsvoering van elektriciteits-transformators (DL/T572-2010) dat lichtgas alleen moet worden ingesteld op alarm.

Valse operatiegevallen:

• 2003: Waterinbreng in het gasrelais van de gelijkrichter van de omzettertransformator veroorzaakte een bipolaire blokkade, met een verlies van 1281MW.

• 2019: Een tijdelijke storing trad op door een fout in het contactcircuit van het gasrelais van de omzettertransformator.

4.3 Voorstel om lichtgas voor EHV-transformators te wijzigen naar uitval

Gezien het risico van plotselinge fouten in EHV-transformators die de veiligheid van personeel bedreigen, wordt voorgesteld om de actie van lichtgas van alarm naar uitval te veranderen voor EHV-transformators, om de volgende redenen:

• Vroege actie bij ernstige fouten: Lichtgas kan activeren voordat zwaar gas tijdens plotselinge ernstige fouten. Uitschakeling op lichtgas kan de defecte transformator snel isoleren, waardoor grote apparatuurschade of slachtoffers worden voorkomen. (bijvoorbeeld, 2016: Een EHV-schakelreactor explodeerde na meerdere lichtgasalarmen; 2017: Lichtgas activeerde 32 seconden voordat zwaar gas tijdens een fout in de bushing van de omzettertransformator.)

• Netwerkdruk: Het versterkte elektriciteitsnet kan het verlies van één valgroep of transformator tolereren zonder stabiliteitsproblemen.

• Verlaagd risico op valse operatie: Verbeterde beheersing van niet-elektrische relais (bijvoorbeeld, installatie van regencaps, regelmatige monsters, circuitisolatiecontroles) heeft het aantal valse alarmen aanzienlijk verlaagd. Statistieken tonen aan dat er geen valse lichtgasacties zijn in omzetstations (3 jaar) en substations (5 jaar); 6 geregistreerde acties waren veroorzaakt door ongeventileerd gas tijdens de bouw (niet apparaatfouten).

Tijdelijke Maatregel: Tijdens onstabiele werking van UHV-transformatoren, stel alle lichtgascontacten (buisopstellers, schakelaar, behuizing) van omzettingstransformatoren, hoofdtransformatoren en spanning-regulerende transformatoren in op trip-modus om de veiligheid van personeel en apparatuur te waarborgen.

4.4 Implementatieplan voor aanpassing Lichtgas naar Trip

• Omzettingstransformatoren: Pas software aan via DC-controle en single-system withdrawal om lichtgassignalen te veranderen in trip. Na de aanpassing is geen trip-test nodig (signaalcircuits worden jaarlijks gecontroleerd); voer uit tijdens geplande stillstanden (1 dag).

• AC-transformatoren: Pas bedrading aan op beschermingspanelen en voer overdrachtstests uit (1 dag).