Mga Aksidente sa Pangunahing Transformer at mga Isyu sa Pagsasanay ng Light Gas

1. Tala ng Aksidente (Marso 19, 2019)

Noong ika-16:13 ng Marso 19, 2019, inulat ng monitoring background ang isang light gas action ng No. 3 main transformer. Ayon sa Code for Operation of Power Transformers (DL/T572-2010), sinaunang tiningnan ng mga tauhan ng operation and maintenance (O&M) ang kondisyon ng No. 3 main transformer sa lugar.

Konfirmasyon sa lugar: Inulat ng WBH non-electrical protection panel ng No. 3 main transformer ang isang Phase B light gas action ng katawan ng transformer, at hindi maaaring i-reset. Tiningnan ng mga tauhan ng O&M ang Phase B gas relay at gas sampling box ng No. 3 main transformer, at ginawa nila ang mga pagsusulit sa core at clamp grounding current ng katawan ng transformer.

Noong ika-16:36, inulat ng substation monitoring background ang isang heavy gas action trip ng No. 3 main transformer, na may apoy sa Phase B body. Ang fixed foam spray fire extinguishing system ng transformer ay tama ring nagsimula (mayroong mga larawan ng signal).

Mga Hakbang para sa Aksidente Ito:

• Ipaglaban ang plano ng light gas-to-trip transformation: Organisahin ang paggawa ng mga teknikal na plano ng transformation, isama ang mga sumusunod na plano ng power outage, at linawin ang mga hakbang ng O&M bago ang transformation.

• Especial na inspeksyon at transformation para sa mga transformers na nasa serbisyo: Gumanap ng espesyal na inspeksyon sa mga operating transformers batay sa sanhi ng kaputanan, at buo ang mga hakbang ng transformation.

2. Proseso ng Pagproseso ng Light Gas Alarm

Ang Code for Operation of Power Transformers (DL/T572-2010) ay nag-uutos na ang mga gas relays ng mga transformer ay dapat magkaroon ng dalawang set ng kontak: light gas at heavy gas. Sa normal na operasyon, ang light gas ay nakatakdang alarm mode, at ang heavy gas ay trip mode. Ang karaniwang proseso ng pagproseso ng light gas alarms ng mga transformer ay kasunod:

• Kapag ang signal ng gas protection ay nagsimula, agad na tingnan ang transformer upang matukoy kung ito ay dahil sa pagkumulob ng hangin, pagbaba ng lebel ng langis, pagkasira ng secondary circuit, o mga internal na kaputanan ng transformer.

• Kung may gas sa gas relay, irekord ang volume ng gas, obserbahan ang kulay at flammability ng gas, at kunin ang mga sample ng gas at langis para sa chromatographic analysis.

• Kung ang gas sa relay ay walang kulay, walang amoy, hindi flammable, at ang chromatographic analysis ay nagpapatunay na ito ay hangin, maaaring patuloy ang operasyon ng transformer, at agad na alisin ang defect ng air intake.

• Kung ang gas ay flammable o ang dissolved gas analysis (DGA) result ay abnormal, komprehensibong hatulan kung dapat isara ang transformer.

Bagong Anti-Accident Measures (9.2.3.6) ay nag-uutos: "Kapag ang isang transformer ay nagkaroon ng dalawang sunod-sunod na light gas alarms sa loob ng isang araw, agad na mag-apply para sa power outage inspection; para sa mga transformers (reactors) na may non-forced oil circulation structure at walang oil draining at nitrogen injection device, mag-apply agad para sa power outage inspection kapag may light gas alarm ang katawan."

Ang mga bagong commissioned transformers o yung mga nasa ilalim ng oil treatment ay madaling mag-light gas alarms sa unang operasyon. Ang forced oil circulation transformers ay madaling makapasok ng hangin dahil sa pag-leak ng langis sa mga lugar ng negative pressure; ang mga transformers na may oil draining at nitrogen injection devices ay maaaring may gas na nakakulong sa mga oil discharge pipelines—parehong sitwasyon ito ay maaaring magdulot ng light gas alarms. May kaunting gas na normal na lumabas sa panahon ng operasyon ng transformer, ngunit dalawang sunod-sunod na light gas alarms sa loob ng 24 oras ay nagpapahiwatig ng potensyal na malubhang kaputanan.

3. Pagsusuri ng Estadistika ng Light Gas Alarms ng Transformer

Kaso 1: Light Gas Alarm sa Substation (Hulyo 7, 2015)

Sintomas ng Kaputanan: Inulat ng substation monitoring background ang "No. 3 main transformer body non-electrical protection alarm" at "Phase C light gas alarm ng katawan". Sanhi: Sa lokal na inspeksyon, natuklasan na ang lebel ng langis sa Phase C gas relay ng No. 3 main transformer ay mababa (volume ng gas ay higit sa 300ml; setting ng light gas alarm: 270±10ml) (Phases A at B ay puno). Batay sa resulta ng inspeksyon at espesyal na pagpupulong, ang kaputanan ay dulot ng metalikong foreign objects, na tinukoy na idinugtong sa panahon ng transport/installation (hindi mula sa manufacturing), dahil ang monitoring ay hindi kaya ang buong proseso ng manufacturing. Pag-aayos: Inalis ang masamang transformer at pinalitan ito ng isang standby phase. Itinayo ang isang maintenance workshop sa substation para sa on-site repair ng manufacturer; ang na-repair na transformer ay inilagay bilang isang standby phase.

Kaso 2: Light Gas Alarm sa Substation (Setyembre 30, 2015)

Sintomas ng Kaputanan: Inulat ng monitoring background ang "Phase C pressure surge alarm ng #2 main transformer", "heavy gas trip signal", at "light gas alarm signal"; walang electrical protection actions na nangyari. Sanhi: Ang komunikasyon gap sa pagitan ng design institute at manufacturer ay nagresulta sa excessive stress sa bushing top terminal; ang bushing ay may mahina na disenyo ng sealing; ang negative pressure zone sa tuktok ng bushing current-carrying conduit ay nagresulta sa pagpasok ng hangin/tubig pagkatapos ng seal failure. Ang maximum horizontal offset sa pagitan ng lead T-connector at high-voltage bushing ay umabot sa 5.61m, na nagresulta sa long-term lateral tension, deformation ng terminal at cover, seal failure, at internal discharge sa high-voltage winding dahil sa pagpasok ng hangin/tubig. Pag-aayos: Inalis ang masamang transformer at pinalitan ito ng isang standby phase. Nakumpleto ang on-site repair noong 2016 pagkatapos ng pagtatayo ng maintenance workshop, at inilagay ang transformer bilang isang standby phase.

Kaso 3: Light Gas Alarm sa Substation (Hunyo 18, 2018)

Sintomas ng Kaputanan: Phase A light gas alarm ng #1 main transformer sa isang substation. Sanhi: Ang oil at gas sampling tests ay nagpakita ng non-flammable gas at normal na oil data. Ang gas relay ay vented sa parehong araw, at agad na nireset ang signal. Ang long-term tracking ng gas accumulation sa relay ay hindi nagpakita ng bagong gas, na nagpapatunay na ang alarm ay dulot ng matagal na pagkumulob ng hangin.

Kaso 4: Alarm na Malamig na Gas Sa Panahon ng Komisyon

Sintomas ng Sira: Alarm na malamig na gas sa Phase C ng pangunahing transformer na may numero 3 sa panahon ng komisyon. Dahilan: Pagtulo ng langis mula sa oil flow relay ng transformer; ang kontraktor ay hindi ganap na inilabas ang gas matapos ang pagpapalit. Walang acetylene ang natuklasan sa loob ng transformer. Aksyon: Ilabas ang gas mula sa transformer.

Kaso 5: Alarm na Malamig na Gas sa Isang Converter Station (Nobyembre 20, 2018)

Sintomas ng Sira: Noong 06:24:55, inulat ng OWS background ng isang converter station na "Alarm na malamig na gas sa Phase B ng isang converter transformer sa isang banda"; noong 06:40:57, inulat ang "Pangangalaga sa mabigat na gas ng Phase B ng isang converter transformer sa isang banda", at ang mga circuit breaker ng 01B/02B converter transformer ay nag-trip sa tatlong phase. Dahilan: Pagkasira ng bladder ng oil conservator. Ang langis ay pumasok sa bladder, at ang biglaang pagbaba ng temperatura ay nagdulot ng pag-sink ng bladder na puno ng langis, naka-block ang oil pipeline at nakakulong ang gas, nagresulta sa pag-act ng gas relay. Ang bladder ay sumira dahil sa mahabang panahon ng standby at mas mabilis na pagluma sa mababang temperatura. Aksyon: Ang inspeksyon sa lugar ay kumpirmado ang pag-tear ng bladder (ang karamihan ng langis sa conservator ay pumasok sa bladder). Inalis ang bladder, at ang converter transformer ay muling nagsimula ng operasyon.

Kaso 6: Alarm na Malamig na Gas sa Isang Kompanya ng Kuryente (Enero 2, 2017)

Sintomas ng Sira: Ang DC bipolar ay nasa cold standby sa isang kompanya ng kuryente; noong 20:37, inulat ang alarm na malamig na gas ng Pole 1 YYC converter transformer, at sumunod ang trip ng mabigat na gas noong 20:42. Dahilan: Ang inspeksyon sa lugar ay natuklasan ang pagtulo ng langis mula sa ika-4 na cooling cycle oil pump ng Pole 1 Y/Y C-phase converter transformer. Huminto ang pagtulo matapos ang pag-disconnect ng power ng pump at pag-sara ng mga valve sa parehong dulo. Ang ugat ng problema ay ang mahinang kalidad ng materyales ng mga bolt at pump end cover flanges, nagresulta sa matinding corrosion, pag-break ng mga bolt, pag-slide ng pump body, at malaking pagtulo ng langis. Aksyon: Inalis ang 4 submersible oil pumps ng Pole 1 YYC converter transformer, binigyan ng bagong langis, at ginawa ang maintenance tests. Synchronous na inalis o binago ang istraktura ng mga bolt ng 52 submersible oil pumps sa 13 iba pang converter transformers (kabilang ang 2 standbys).

4. Paliwanag ng Ipaglabas ng Alarm o Trip ng Malamig na Gas

4.1 Pagpapakilala sa Gas Relays

Ang mga gas relays ay gumagana sa pamamagitan ng pag-detect ng gas na gawa mula sa decomposition ng langis o oil surges dahil sa internal faults ng transformer, nag-trigger ng light gas (alarm) o heavy gas (trip) contacts.

• Malamig na Gas: Nagsasalamin ng minor faults (halimbawa, overload heating, local core heating, tank heating mula sa magnetic leakage). Ang decomposed gas ay umuusbong sa gas collection chamber ng relay, bumababa ang lebel ng langis at nag-aactivate ng light gas reed switch upang magpadala ng alarm. Mas mababang lebel ng langis nag-trigger ng mabigat na gas.

• Mabigat na Gas: Nagsasalamin ng severe faults (halimbawa, bushing grounding, inter-turn short circuit). Mabilis na pag-generate ng gas nag-push ng langis upang bumantog sa baffle, nag-attract ng mabigat na gas reed switch sa pamamagitan ng magnet upang mag-trip ang transformer.

4.2 Dahilan para sa Ipaglabas ng Alarm ng Malamig na Gas

• UHV AC Transformers: Bawat pangunahing at voltage-regulating transformer ay mayroon lamang isang gas relay; ang mga riser ng bushing ay konektado sa katawan ng relay sa pamamagitan ng gas collection pipes. Mayroon lamang isang contact para sa alarm na malamig na gas, itinatakda sa mode ng alarm sa normal na operasyon (mabigat na gas upang mag-trip).

• Converter Transformers: Nakakabit ng 1 gas relay (Siemens technology) o 7+ gas relays (ABB technology). Ang malamig na gas ay itinatakda sa mode ng alarm (mabigat na gas upang mag-trip) sa normal na operasyon.

Ang mga gas relays ng converter transformer ay mayroon lamang 1 o 2 contact para sa alarm na malamig na gas, madaling makuha ng maling alarm dahil sa pagpasok ng tubig sa junction boxes ng relay, carrier gas mula sa oil chromatography na pumasok sa tank, o pagpasok ng hangin dahil sa mahinang sealing ng katawan. Walang "two-out-of-three" anti-misoperation measures. Kung ang malamig na gas ay itinatakda upang mag-trip, ang maling alarm ay maaaring mag-resulta sa DC monopole (single valve group) trips, nawalan ng 1500MW o higit pa ng kapangyarihan at nagbabanta sa estabilidad ng grid. Bukod dito, ang malamig na gas ay nagbibigay ng response window para sa minor faults (halimbawa, mild core/insulation heating) bago ang aktibasyon ng mabigat na gas, nagpapabuti ng availability ng equipment. Kaya, ang 18 Major Grid Anti-Accident Measures at Code for Operation of Power Transformers (DL/T572-2010) ay nag-uutos na ang malamig na gas ay dapat lamang itakda sa alarm.

Mga Kaso ng Maling Operasyon:

• 2003: Ang pagpasok ng tubig sa gas relay ng smoothing reactor ng converter transformer ay nagresulta sa bipolar block, nawalan ng 1281MW.

• 2019: Ang pansamantalang outage ay nangyari dahil sa sira sa contact circuit ng gas relay ng converter transformer.

4.3 Proposisyong Baguhin ang Malamig na Gas sa Trip para sa UHV Transformers

Dahil sa panganib ng biglaang sira sa UHV transformers na nagbabanta sa kaligtasan ng mga tao, ipinroporsiyon na baguhin ang aksyon ng malamig na gas mula sa alarm tungo sa trip para sa UHV transformers, dahil sa sumusunod na rason:

• Maagang Aksyon sa Severe Faults: Ang malamig na gas maaaring mag-activate bago ang mabigat na gas sa panahon ng biglaang severe faults. Ang pag-trip sa malamig na gas maaaring mabilis na i-isolate ang sira na transformer, nagpaprevent ng major damage sa equipment o casualties. (halimbawa, 2016: Ang UHV shunt reactor ay sumabog pagkatapos ng maraming alarm na malamig na gas; 2017: Ang malamig na gas ay nag-activate 32 segundo bago ang mabigat na gas sa panahon ng sira ng bushing ng converter transformer.)

• Kalakasan ng Grid: Ang pinagtibay na power grid ay maaaring tanggapin ang pagkawala ng isang valve group o transformer nang walang issue sa estabilidad.

• Nabawasan ang Panganib ng Maling Operasyon: Ang pagpapalakas ng pag-manage ng non-electrical relays (halimbawa, pag-install ng rain covers, regular sampling inspections, circuit insulation checks) ay nabawasan nang significant ang maling alarm. Ang statistics ay nagpapakita ng walang maling aksyon ng malamig na gas sa converter stations (3 taon) at substations (5 taon); 6 na naitala na aksyon ay dahil sa unvented gas sa panahon ng konstruksyon (hindi sira ng equipment).

Pamantayanang Pag-aasikaso: Sa panahon ng hindi matatag na operasyon ng mga UHV transformers, ilagay ang lahat ng light gas contacts (bushing risers, tap changer, body) ng mga converter transformers, pangunahing transformers, at voltage-regulating transformers sa trip mode upang masiguro ang kaligtasan ng mga tao at kagamitan.

4.4 Plano ng Implementasyon para sa Pagsasabago ng Light Gas to Trip

• Converter Transformers: I-modify ang software sa pamamagitan ng DC control single-system withdrawal upang baguhin ang light gas signals sa trip. Walang trip test ang kinakailangan pagkatapos ng pagbabago (ang signal circuits ay pinapatunayan taun-taon); i-implement sa panahon ng mga inaasahang outages (1 araw).

• AC Transformers: I-modify ang wiring sa mga protection panels at isagawa ang transmission tests (1 araw).