Nesreče glavnega transformatorja in težave pri delovanju lahkega plina

1. Zapis o nesreči (19. marec 2019)

Dne 19. marca 2019 ob 16:13 je nadzorno okolje poročalo o dejanju svetega plina na glavnem transformatorju št. 3. V skladu s Pravilnikom za delovanje močnih transformatorjev (DL/T572-2010) so održevalci (O&M) preverili stanje glavnega transformatorja št. 3 na mestu.

Potrditev na mestu: Na plošči neelektrične zaščite WBH glavnega transformatorja št. 3 je bil zaznan dejanje svetega plina v faznem B delu transformatorja, ponovno postavitev pa ni bila učinkovita. Održevalci so preverili fazni B plinski rele in vzorčni posode plina glavnega transformatorja št. 3 ter izvedli preizkuše toka zemljenja jedra in klešča transformatorja.

Ob 16:36 je nadzorno okolje poročalo o dejanju težkega plina in odpovedi glavnega transformatorja št. 3, z ogrom v faznem B delu. Fiksni sistemi za gašenje s peno na transformatorju so se pravilno aktivirali (na voljo so slikovni signali).

Ustreze merila za to nesrečo:

• Izdelava načrta za spremembo svetega plina v odpoved: Organizacija izdelave tehničnih načrtov za spremembo, razporeditev nadaljnjih napovedanih odrezov struje in pojasnitev ukrepov O&M pred spremembami.

• Posebna preverjanja in spremembe za uporabljane transformatorje: Izvedba ciljnih pregledov uporabljenih transformatorjev glede na vzrok okvare in izdelava načrtov sprememb.

2. Postopek obravnavanja opozoril svetega plina

Pravilnik za delovanje močnih transformatorjev (DL/T572-2010) določa, da morajo imeti plinski rele transformatorjev dva seta kontaktov: svetega in težkega plina. V normalnem delovanju je svet plin nastavljen na način opozarjanja, težki plin pa na način odpovedi. Tipičen postopek obravnavanja opozoril svetega plina transformatorjev je naslednji:

• Ko se aktivira signal zaščite plina, takoj preverite transformator, da ugotovite, ali je vzrok akumulacija zraka, padec raven nafte, nezanesljivost sekundarnega kruga ali notranje okvare transformatorja.

• Če v plinsko rele obstaja plin, zabeležite količino plina, opazujte barvo in zapaljivost plina in pripravite vzorce plina in nafte za kromatografsko analizo.

• Če je plin v rele brezbarven, brezvon, nezapaljiv in kromatografska analiza kaže, da gre za zrak, lahko transformator nadaljuje delovanje, toda napako vhoda zraka je treba hitro odpraviti.

• Če je plin zapaljiv ali če je rezultat analize rešenih plinov (DGA) nenormalen, morate celovito presojati, ali bo transformator odvečen.

Novi protinesrečni ukrepi (9.2.3.6) določajo: "Če transformator doživi dva zaporedna opozorila svetega plina v en dan, takoj zahtevajte prekinitev napajanja in pregled; za transformatorje (reaktorje) brez prisilnega cirkulacije nafte in brez naprave za odvod nafte in vdih zraka, takoj zahtevajte prekinitev napajanja in pregled ob opozorilu svetega plina na telu."

Novega uporabljana transformatorja ali tistega, ki prejšnje prejema ravnanje z nafte, so lahko opozorila svetega plina med prvotnim delovanjem. Transformatorji z prisilno cirkulacijo nafte so podvrženi vhodu zraka zaradi propadanja nafte v območjih negativnega tlaka; transformatorji z napravo za odvod nafte in vdih zraka lahko imajo plin zadržan v cevi za odvod nafte - oba scenarija lahko povzročita opozorila svetega plina. Malo plina se običajno izpušča med delovanjem transformatorja, toda dva zaporedna opozorila svetega plina v 24 urah kažejo na možnost resnih okvar.

3. Statistična analiza opozoril svetega plina transformatorjev

Primer 1: Opozorilo svetega plina na podstanici (7. julij 2015)

Pojava okvare: Nadzorno okolje podstacione je prikazalo "Neelektrično varnostno opozorilo telesa glavnega transformatorja št. 3" in "Opozorilo svetega plina faze C telesa".Vzrok: Pri lokalnem pregledu je bila ugotovljena nizka raven nafte v faznem C plinskom rele glavnega transformatorja št. 3 (količina plina je presegla 300 ml; nastavitev opozorila svetega plina: 270±10 ml) (faze A in B so bile polne). Na podlagi rezultatov pregleda in posebnih sestankov je bilo ugotovljeno, da je vzrok okvare bila metala tuji predmet, ki je bil ocenjen, da je bil uveden med transportom/inštalacijo (ne iz proizvodnje), saj nadzor ne more pokriti celotnega procesa proizvodnje.Odprava: Okvaren transformator je bil umaknjen in zamenjan z rezervnim fazom. Za lokalen poprav na podstaciji je bila zgrajena servisna delavnica, popravljen transformator pa je bil shranjen kot rezervni faz.

Primer 2: Opozorilo svetega plina na podstaciji (30. september 2015)

Pojava okvare: Nadzorno okolje je poročalo o "Opogovoru pritiska faze C glavnega transformatorja št. 2", "signalu odpovedi težkega plina" in "signalu opozorila svetega plina"; ni bilo električnih varnostnih dejanj.Vzrok: Komunikacijske vrzeli med zavodom za projektiranje in proizvajalcem so pripeljale do prevelikega stresa na vrhnem terminalu izolatorja; izolator je imel šibko dizajn za zagraditev; območje negativnega tlaka na vrhu nosilca toka izolatorja je povzročilo vdih zraka/vode po odpovedi zagrade. Največja horizontalna odmika med T-konektorjem vodiča in visokonapetostnim izolatorjem je dosegljiv 5,61 m, kar je vodilo do dolgoročnega stranskega napeta, deformacije terminala in pokrova, odpovedi zagrade in notranjega izrela v visokonapetostnem ovitku zaradi vdihu zraka/vode.Odprava: Okvaren transformator je bil umaknjen in zamenjan z rezervnim fazom. Lokalni poprav je bil dokončan leta 2016 po zgradbi servisne delavnice, transformator pa je bil shranjen kot rezervni faz.

Primer 3: Opozorilo svetega plina na podstaciji (18. junij 2018)

Pojava okvare: Opozorilo svetega plina faze A glavnega transformatorja št. 1 na podstaciji.Vzrok: Testiranje vzorcev nafte in plina je pokazalo nezapaljive pline in normalne podatke nafte. Plinski rele je bil isti dan prosojen, signal pa je takoj ponastavljen. Dolgoročno spremljanje akumulacije plina v releu ni pokazalo novega plina, kar je potrdilo, da je bilo opozorilo povzročeno dolgoročnim akumulacijo zraka.

Primer 4: Alarma za svetlo plin med vpeljavo v delo

Poročilo o napaki: Alarma za svetlo plin faze C glavnega transformatorja št. 3 med vpeljavo v delo. Razlog: Propadanje olja iz tekočinskega releja transformatorja; izvajalec dela ni popolnoma izpustil plina po zamenjavi. V transformatorju ni bilo zaznane acetilena. Odprava: Izpuščanje plina iz transformatorja.

Primer 5: Alarma za svetlo plin na pretvorbnem postaju (20. november 2018)

Poročilo o napaki: Ob 06:24:55 je OWS ozadje pretvorbnega postaju poročalo o "Alarmi za svetlo plin faze B pretvorbnega transformatorja na določeni strani"; ob 06:40:57 je bila poročana "Težka varnostna zaščita faze B pretvorbnega transformatorja na določeni strani", pri čemer so prekinita trifazni preklopniki transformatorja 01B/02B. Razlog: Rupanje mehkega meha rezervuarja za olje. Olje je vstopilo v mehki meh, in nenadno spadek temperature je povzročil, da je mehni meh, napolnjen s plinom, ustrel, blokiral cev za olje in zaprl plin, kar je pripeljalo do dejanja plinskega releja. Mehni meh se je zaradi dolgotrajne pripravljenosti in pospešenega staranja pri nizkih temperaturah raztrnil. Odprava: Na mesti je bilo ugotovljeno, da je mehni meh raztrnil (večina olja v rezervuarju je vstopila v meh). Mehni meh je bil zamenjan, pretvorbeni transformator pa je ponovno začel delovati.

Primer 6: Alarma za svetlo plin v elektrarni (2. januar 2017)

Poročilo o napaki: Dopolnitveni polovični tok v elektrarni je bil v hladnem pripravljenem stanju; ob 20:37 je bila poročana alarma za svetlo plin transformatorja YYC Pol 1, sledile pa so težke varnostne ukrepe ob 20:42. Razlog: Na mesti je bilo ugotovljeno, da je propadalo olje iz četrte ciklone hlaščevanja oljnega pumpa transformatorja Y/Y faze C Pol 1. Propadanje je prenehlo po odpoji moči pompe in zaprtju ventilov na obeh koncih. Osnovni vzrok je bil slabo kakovost materiala za vintove in flange na koncu pompe, kar je vodilo do resnega korozije, preloma vintov, klizanja tělesa pompe in velikega propadanja olja. Odprava: Zamenjani so bili 4 potopljene oljne pompe transformatorja YYC Pol 1, olje je bilo dopolnjen, in so bili izvedeni vzdrževalni testi. Sinhronizirano so bili zamenjani ali spremenjeni vintovi 52 potopljenih oljnih pompa v 13 drugih pretvorbenih transformatorjih (vključno z 2 rezervnima).

4. Razlaga postavitve alarme ali prekinitve za svetlo plin

4.1 Uvod v plinske releje

Plinski releji delujejo z zaznavanjem plina, ki je nastal zaradi razcepljenja olja ali valov olja, povzročenih notranjimi napakami v transformatorju, kar aktivira kontakte za svetlo plin (alarm) ali težko plin (prekinitev).

• Svetlo plin: Kaže manjše napake (npr. preobremenitveno segrevanje, lokalno segrevanje jedra, segrevanje rezervoarja zaradi magnetnega iztekanja). Razcepljeni plin se dvigne v skupno komorno relaja, kar zniža raven olja in aktivira kontakt za svetlo plin, s čimer se pošlje alarm. Nadaljnji padec ravni olja aktivira težko plin.

• Težko plin: Kaže resne napake (npr. zemeljski kontakt lapa, kratkosrednji preklop med zavojnicami). Hitro nastanek plina pritišče olje proti ločilu, kar privlači kontakt za težko plin z magneta, kar prekine transformator.

4.2 Razlogi za postavitev alarme za svetlo plin

• Transformatorji za visokonaponsko středisko: Vsak glavni in napravni transformator ima le en plinski relej; riserji lapa so povezani z telom releja preko cevi za zbiranje plina. Na voljo je samo en kontakt za alarm za svetlo plin, ki je običajno postavljen na način alarmiranja (težko plin za prekinitve).

• Pretvorbeni transformatorji: Opričeni so z 1 plinskim relejem (Siemens tehnologija) ali 7+ plinskimi releji (ABB tehnologija). Svetlo plin je običajno postavljen na način alarmiranja (težko plin za prekinitve).

Pretvorbeni transformatorji imajo le 1 ali 2 kontakta za alarm za svetlo plin, ki so lahko podvrženi lažnim alarmom zaradi vtoka vode v skrinjice relejev, nosilca plina iz kromatografije olja, ki vstopi v rezervoar, ali vtoka zraka zaradi slabe tesnosti tela. Ni na voljo ukrepov za preprečevanje nesporazumov "dva iz treh". Če bi bil svetlo plin postavljen na prekinitve, bi lahko lažni alarmi povzročili prekine DC monopola (enega valovnega skupina), s čimer bi izgubili 1500MW ali več moči in ogrozili stabilnost omrežja. Poleg tega svetlo plin zagotavlja okno za odziv na manjše napake (npr. blago segrevanje jedra/izolacije) pred aktivacijo težkega plina, kar izboljša dostopnost opreme. Tako 18 Velikih Ukrepov za Preprečevanje Napak v Omrežju in Pravilnik za Delovanje Transformatorjev Električne Moči (DL/T572-2010) določata, da mora biti svetlo plin postavljen le na alarm.

Poročila o lažnih operacijah:

• 2003: Vtok vode v plinski relej gladilnega reaktorja pretvorbenega transformatorja je povzročil blokado bipolara, s čimer je izgubljeno 1281MW.

• 2019: Dočasno odrezavanje je nastalo zaradi napake v kontaktnem vezju plinskega releja pretvorbenega transformatorja.

4.3 Predlog za spremembo alarme za svetlo plin v prekinitve za transformatorje UHV

Zaradi tveganja za nenadne napake v transformatorjih UHV, ki ogrožajo varnost osebja, se predlaga, da se dejanje svetlega plina spremeni iz alarmiranja v prekinitve za transformatorje UHV, zaradi naslednjih razlogov:

• Ranija dejanja pri resnih napakah: Svetlo plin se lahko aktivira pred težkim plinom med nenadnimi resnimi napakami. Prekinitve zaradi svetlega plina lahko hitro izolirajo nepravilno delujoči transformator, s čimer se prepreči večja poškodba opreme ali žrtev (npr. 2016: UHV shunt reaktor je eksploziral po večkratnem alarmu za svetlo plin; 2017: Svetlo plin se je aktiviral 32 sekund pred težkim plinom med napako lapa pretvorbenega transformatorja).

• Odkrščenost omrežja: Okrepjeno omrežje lahko tolerira izgubo ene valovne skupine ali transformatorja brez problemov s stabilnostjo.

• Zmanjšanje tveganja za lažne operacije: Izboljšana upravljanja neelektričnih relejev (npr. namestitev dežnikov, redna vzorčna preverjanja, preverjanja izolacije vezjev) je znatno zmanjšala lažne alarme. Statistika kaže, da ni bilo lažnih dejanj svetlega plina v pretvorbenih postajah (3 leta) in podstancih (5 let); 6 zabeleženih dejanj so bila povzročena zaradi neizpustenega plina med gradnjo (ne napake opreme).

Začasna ukrepa: Med nestabilnim delovanjem UHV transformatorjev nastavite vse kontakte za lažji plin (izhodiče obložnice, spremenilnik, telo) pretvorbnih transformatorjev, glavnih transformatorjev in transformatorjev za reguliranje napetosti na način prekinitve, da zagotovite varnost osebja in opreme.

4.4 Načrt izvedbe spremembe lažjega plina v prekinitev

• Pretvorbeni transformatorji: Spremenite programsko opremo preko enosistemnega umika z nadzorom enosmerne struje, da spremenite signale lažjega plina v prekinitev. Po spremembi ni potrebno opraviti preskusne prekinitve (številčni vezji so vsako leto pregledani); izvedba med načrtanimi postanki (1 dan).

• Nadstrmni transformatorji: Spremenite vezje na ploščah za zaščito in izvedite prenosne teste (1 dan).