Huvudtransformatorolyckor och problem med lättgasdrift

1. Olycksfall (19 mars 2019)

Kl 16:13 den 19 mars 2019 rapporterade övervakningsgränssnittet ett lätt gasåtgärd för huvudtransformator nr 3. I enlighet med Regler för drift av kraftomvandlare (DL/T572-2010) kontrollerade drift- och underhållspersonal (O&M) transformatorns tillstånd på plats.

Bekräftelse på plats: Panelet WBH för icke-elektrisk skydd för huvudtransformator nr 3 rapporterade en lätt gasåtgärd för fas B i transformatorkroppen, och återställningen var ineffektiv. O&M-personal kontrollerade fas B-gasreläet och gasprovtagningslådan för huvudtransformator nr 3, samt genomförde tester av kärn- och klammskyddsströmmar för transformatorkroppen.

Kl 16:36 rapporterade substationens övervakningsgränssnitt en tung gasåtgärd som ledde till strömavbrott för huvudtransformator nr 3, med fas B i brand. Transformatorns fasta skumutsläppssystem aktiverades korrekt (signalbilder finns tillgängliga).

Åtgärder för detta olycksfall:

• Utveckla en plan för transformation från lätt gas till trip: Organisera utarbetandet av tekniska transformationsplaner, ordna efterföljande strömavbrottsplaner och klargöra O&M-åtgärder före transformation.

• Särskild inspektion och transformation för i brukvarande transformatorer: Genomför målinriktade inspektioner av driftande transformatorer baserat på orsaken till felet, och formulera transformationsåtgärder.

2. Hanteringsprocess för larm om lätt gas

Regler för drift av kraftomvandlare (DL/T572-2010) anger att gasreläer för transformatorer ska ha två uppsättningar kontakter: lätt gas och tung gas. Under normal drift är lätt gas inställd på larmläge, medan tung gas är inställd på trip-läge. Den typiska hanteringsprocessen för larm om lätt gas för transformatorer är följande:

• När gasbeskyddssignalen aktiveras, inspektera omedelbart transformatorn för att fastställa om det beror på luftansamling, oljanivånedgång, sekundärkretsdefekt eller interna transformatorfel.

• Om det finns gas i gasreläet, registrera gasvolymen, observera gasfärgen och brinnbarheten, och samlar in gas- och oljesamples för kromatografisk analys.

• Om gasen i reläet är färglös, odorlös, obrynnlig och kromatografisk analys identifierar det som luft, kan transformatorn fortsätta driften, och luftintagningsdefekten ska elimineras snabbt.

• Om gasen är brynnlig eller om resultatet av lösta gasanalyser (DGA) är anormalt, bedöm omständigt om transformatorn ska stängas av.

Nya Antiochiditativa Åtgärder (9.2.3.6) anger: "Om en transformator upplever två konsekutiva larm om lätt gas inom en dag, ansök omedelbart om strömavbrott för inspektion; för transformatorer (reaktorer) utan tvingad oljecirkulation och utan oljeavlopps- och kväveinjektionsenhet, ansök omedelbart om strömavbrott för inspektion vid larm om lätt gas för kroppen."

Nysatta transformatorer eller de som undergår oljebehandling är benägna att ge larm om lätt gas under initial drift. Tvingad oljecirkulationstransformatorer är mottagliga för luftintag på grund av oljeleckage i negativt tryckområden; transformatorer med oljeavlopps- och kväveinjektionsenheter kan ha gas intrappad i oljeavloppsrör—båda scenarierna kan orsaka larm om lätt gas. En liten mängd gas frigörs normalt under transformatorns drift, men två konsekutiva larm om lätt gas inom 24 timmar indikerar potentiellt allvarliga fel.

3. Statistisk analys av larm om lätt gas för transformatorer

Fall 1: Larm om lätt gas vid en substation (7 juli 2015)

Felfenomen: Substationsövervakningens gränssnitt visade "icke-elektrisk skyddsalarm för huvudtransformator nr 3" och "fas C-larm om lätt gas för kroppen". Orsak: På platsinspektion visade att oljenivån i fas C-gasreläet för huvudtransformator nr 3 var låg (gasvolym översteg 300 ml; inställning för larm om lätt gas: 270±10 ml) (fas A och B var fulla). Baserat på inspektionsresultat och specialmöten orsakades felet av metalliska främmande föremål, vilket bedömdes ha införts under transport/installation (inte från tillverkning), eftersom övervakning inte kunde täcka hela tillverkningsprocessen. Hantering: Den defekta transformatorn drogs tillbaka och ersattes med en reservfas. Ett underhållsväxhus byggdes vid substationen för platsreparation av tillverkaren; den reparerade transformatorn lagrades som reservfas.

Fall 2: Larm om lätt gas vid en substation (30 september 2015)

Felfenomen: Övervakningsgränssnittet rapporterade "tryckstötalarma för fas C på huvudtransformator #2", "tung gas-trip-signal" och "larm om lätt gas"; inga elektriska skyddshändelser inträffade. Orsak: Kommunikationsbrister mellan designinstitutet och tillverkaren ledde till överskridande spänning på bushingtoppterminalen; bushingen hade svagt tätningsschema; ett negativt tryckområde vid toppen av bushingens strömföringsledning ledde till intag av luft/vatten efter tätningssvikt. Det maximala horisontella avvikelsen mellan led-T-kopplingen och högspänningsbushingen nådde 5,61 m, vilket ledde till långvarig sidoförspänning, deformation av terminal och lock, tätningssvikt och intern avlossning i högspänningsvindningen på grund av intag av luft/vatten. Hantering: Den defekta transformatorn drogs tillbaka och ersattes med en reservfas. Platsreparation slutfördes 2016 efter byggande av ett underhållsväxhus, och transformatorn lagrades som reservfas.

Fall 3: Larm om lätt gas vid en substation (18 juni 2018)

Felfenomen: Fas A-larm om lätt gas för huvudtransformator #1 vid en substation. Orsak: Olja- och gasprovtagning visade obebrännlig gas och normala oljedata. Gasreläet ventilerades samma dag, och signalen återställdes omedelbart. Långsiktig bevakning av gasansamling i reläet visade ingen ny gas, vilket bekräftade att larmet orsakades av långvarig luftansamling.

Fall 4: Ljus gaslarm under kommissionering

Felfenomen: Ljus gaslarm för fas C på huvudtransformator nummer 3 under kommissionering.Orsak: Oljeläckage från transformatorns oljeavförselrelä; byggenheten misslyckades med att fullständigt avlufta gas efter utbytet. Ingen acetylen upptäcktes i transformatorn.Åtgärd: Avlufta gas från transformatorn.

Fall 5: Ljus gaslarm vid en omspanningsstation (20 november 2018)

Felfenomen: Kl 06:24:55 rapporterade OWS-gränssnittet vid en omspanningsstation "Ljus gaslarm för fas B på en omspanningstransformator på en viss sida"; kl 06:40:57 rapporterades "Tungt gaslarm för fas B på en omspanningstransformator på en viss sida", och strömbrytarna för omspanningstransformatorerna 01B/02B trippade trefasigt.Orsak: Ruptur av blåse i oljeservant. Olja trängde in i blåsen, och ett plötsligt temperaturfall ledde till att den oljefyllda blåsen sjönk, blockerade oljerören och fängslade gas, vilket ledde till att gasrelén aktiverades. Blåsen räckte ut på grund av långvarig beredskap och accelererad åldring vid låga temperaturer.Åtgärd: Påplatsinspektion bekräftade en spricka i blåsen (mesta delen av oljan i servanten hade trängt in i blåsen). Blåsen ersattes, och omspanningstransformatorn återupptog drift.

Fall 6: Ljus gaslarm vid en energiföretag (2 januari 2017)

Felfenomen: DC-dubbelpol var i kall beredskap vid ett energiföretag; kl 20:37 rapporterades ljus gaslarm för pol 1 YYC-omspanningstransformator, följt av tungt gaslarm kl 20:42.Orsak: Påplatsinspektion visade oljeläckage från pump nummer 4 i kylningscykel för pol 1 Y/Y C-fas omspanningstransformator. Läckagen stoppades genom att koppla bort pumpströmmen och stänga värven i båda ändar. Den underliggande orsaken var dålig materialkvalitet hos skruvar och pumpens slutflans, vilket ledde till allvarlig korrosion, skruvbristning, pumpslippning och massiv oljeläckage.Åtgärd: Ersatte 4 dypdykande oljepumpar för pol 1 YYC-omspanningstransformator, fyllde på olja och utförde underhållstester. Synkroniserade ersättning eller modifiering av skruvstrukturen för 52 dypdykande oljepumpar i 13 andra omspanningstransformatorer (inklusive 2 reserv).

4. Förklaring av ljus gas inställd på larm eller trip

4.1 Introduktion till gasreléer

Gasreléer fungerar genom att detektera gas som genereras från oljeuppdelning eller oljeutsvällningar som orsakas av interna fel i transformatorn, vilket utlöser ljus gas (larm) eller tung gas (trip) kontakter.

• Ljus Gas: Reflekterar mindre fel (t.ex. överbelastningsuppvärmning, lokal kärnvärmning, tankvärmning från magnetisk läcka). Uppdelad gas stiger upp i reléns gassamlingskammare, sänker oljenivån och aktiverar ljus gas reedschakt för att skicka larm. Vid ytterligare sänkning av oljenivån utlöses tung gas.

• Tung Gas: Reflekterar allvarliga fel (t.ex. bushing-jordning, spänningskrets-kortslutning). Snabb gasbildning pressar olja mot en skärm, drar till sig tung gas reedschakt via en magnet för att tripa transformatorn.

4.2 Orsaker till ljus gas inställd på larm

• UHV AC-transformatorer: Varje huvud- och spänningsreglerande transformator har endast ett gasrelé; busshöljningsrör ansluter till kroppens relé via gassamlingsrör. Endast en ljus gaslarmkontakt är tillgänglig, inställd på larmläge under normal drift (tung gas till trip).

• Omspanningstransformatorer: Utrustade med 1 gasrelé (Siemens-teknik) eller 7+ gasreléer (ABB-teknik). Ljus gas är inställd på larmläge (tung gas till trip) under normal drift.

Omspanningstransformatorers gasreléer har endast 1 eller 2 ljus gaslarmkontakter, vilket gör dem benägna för falska larm orsakade av vatteninträngning i reléernas anslutningsboxar, bärande gas från oljechromatografi som intränger i tanken, eller luftinträngning på grund av dålig kroppssä Songs. Det finns inga "två av tre" skyddsmekanismer mot felaktiga operationer. Om ljus gas är inställd på trip kan falska larm orsaka DC-monopoltripp (en enskild ventilgrupp), vilket leder till förlust av 1500MW eller mer effekt och hotar nätets stabilitet. Dessutom ger ljus gas ett responsfönster för mindre fel (t.ex. mild kärn/isolering uppvärmning) innan tung gas aktiveras, vilket ökar utrustningens tillgänglighet. Därför fastställer de 18 stora nätverksanti-olycksåtgärderna och Kod för drift av krafttransformatorer (DL/T572-2010) att ljus gas endast ska vara inställd på larm.

Falska Operationsexempel:

• 2003: Vatteninträngning i en omspanningstransformators jämningsreaktor gasrelé ledde till bipolare blockering, vilket resulterade i förlust av 1281MW.

• 2019: En tillfällig stilleståndsperiod inträffade på grund av fel i kontaktcirkeln för en omspanningstransformators gasrelé.

4.3 Förslag om att ändra ljus gas till trip för UHV-transformatorer

Med tanke på risken för plötsliga fel i UHV-transformatorer som hotar personers säkerhet, föreslås att ändra ljus gasåtgärd från larm till trip för UHV-transformatorer, av följande skäl:

• Tidig åtgärd vid allvarliga fel: Ljus gas kan aktiveras innan tung gas vid plötsliga allvarliga fel. Tripning vid ljus gas kan snabbt isolera den defekta transformatorn, vilket förhindrar stora utrustningskostnader eller dödsfall. (t.ex. 2016: En UHV-parallellreaktor exploderade efter flera ljus gasalarmer; 2017: Ljus gas aktiverades 32 sekunder innan tung gas vid ett fel i omspanningstransformatorns bushing.)

• Nät robusthet: Det förstärkta elnätet kan tolerera förlust av en ventilgrupp eller transformator utan stabilitetsproblem.

• Minskad risk för falska operationer: Förbättrad hantering av icke-elektriska reléer (t.ex. installation av regnskydd, regelbundna provtagningar, isoleringskontroller av cirkuit) har betydligt minskat falska larm. Statistik visar inga falska ljus gasaktioner i omspanningsstationer (3 år) och understationer (5 år); 6 registrerade åtgärder orsakades av outventerad gas under konstruktion (inte utrustningsfel).

Tillfällig åtgärd: Under instabil drift av UHV-transformatorer, sätt alla lätta gaskontakter (bushings, spänningsändring, kropp) för omspannings-, huvuds- och spänningsreglerande transformatorer i utslagsläge för att säkerställa personalens och utrustningens säkerhet.

4.4 Implementeringsplan för ändring av lätta gassignaler till utslag

• Omspanningstransformatorer: Ändra programvara via DC-kontroll genom enskilt systemdrag för att ändra lätta gassignaler till utslag. Inget utslagstest krävs efter ändringen (signalvägar verifieras årligen); genomför under planerade driftstopp (1 dag).

• Växelströms-transformatorer: Ändra kablage på skyddspaneler och utför överföringstester (1 dag).