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                    干式隔離變壓器硅膠凍結導致跳閘情況的解決方案

                    發布時間:2020-9-24 11:38:31      點擊次數:523

                      一故障干式隔離變壓器的檢驗和測試。

                      1.1干式隔離變壓器外觀檢查事故發生后,檢查故障主變體油面,有載分接開關油枕油面正常;主變體無滲漏漏油,干式隔離變壓器本體及有載開關壓力釋放無動作;有載開關油流繼電器內無氣體;檢查有載開關瓦斯繼電器內各元件動作正確可靠。會有載分接開關吊出檢查,各部無異常。帶載氣體保護裝置和二次回路檢查均未發現異常。

                      電力試驗結果:故障主變油中有載分接開關油的油色譜分析結果為:乙炔含量0.11微克/升,總烴21ppm;開關油耐壓46.6kV,可證實開關內無放電或過熱故障。

                      3.保護裝置檢查及信息分析主要查看變無電保護裝置,發現故障時,保護裝置連續三次采集有載瓦斯開入變位。因為有載瓦斯一次動作跳閘后,干式隔離變壓器已斷電,所以在繼電器接點之后不能再接通。若能多次導通,則肯定是流經氣體繼電器的油流持續保持且大于動作值,導致擋板往復抖動,接點斷續接通??傊?,基本能排除有載分接開關內部故障及氣體繼電器誤動的可能性。

                      二失敗分析。

                      2.1事故原因分析通過進一步檢查,發現故障干式隔離變壓器有載分接開關小油枕呼吸器內的硅膠已完全潮解,所選硅膠顆粒較小(規格小于2mm)。根據故障前、后的當地氣象資料,發現事故發生時環境高溫度為6℃,此前夜間低溫度為-10℃。由此推斷,由于有載分接開關呼吸器中的硅膠已嚴重潮解,所含水分較多,故障前夜間低溫度達-10℃,遠低于結冰溫度,必然造成硅膠含水量結冰。也因所選的硅膠顆粒較小,導致整個呼吸器因硅膠結冰而完全阻塞,有載分接開關不能呼吸,小油枕成了內充氣體的封閉容器。日間干式隔離變壓器負荷增加,環境溫度升高,有載分接開關油溫逐漸升高,油枕中油(氣)壓也逐漸變大。到事故發生當日下午14時至16時,氣溫達到+6℃為近期高溫度,小油枕內壓也隨之高。這時,冰凍的呼吸器也在逐漸融化,當小油枕氣壓突破呼吸器的阻塞時,小油枕內氣壓迅速釋放,開關油迅速向小油枕方向涌出,沖擊繼電器擋板,造成重氣動作跳閘。

                      為驗證前面所述的故障分析,進行了相關的理論計算。詳細的驗證計算過程如下:干式隔離變壓器故障前,由于有載分接開關吸濕器結冰堵塞,小油枕停止呼吸,形成封閉容器,可視為有載分接開關小油枕體積V值不變。按照理想氣體狀態方程:pV=nRT(公式中p為理想氣體壓強,單位pa;V為氣體體積,單位m3;n為氣體物質的量;R為摩爾氣體常量,單位mol;T為體系溫度,單位K),即壓力/體積=摩爾質量/溫度。由于V、n、R不變,因此壓力P只與溫度T有關,即當體積一定時,壓強與溫度成正比。就是。

                      在干式隔離變壓器故障之前:

                      p1=nRT1/V

                      p1等于1個氣壓;

                      當干式隔離變壓器失敗時:

                      p2=nRT2/V

                      那么P2/P1=T2/T1。

                      故障發生前已知的低外部溫度為10℃,

                      那么T1=273.15-10是263.15;

                      發生故障時外部溫度為6℃。

                      t2=273.15+6=279.15

                      這是可能的。

                      P2=P1T2/T1=279.15/263.15kPa=1.071kPa。

                      也就是,當有載呼吸器由于結冰而完全阻塞后,在當天的高溫度下,油枕的內部壓力也達到大,它值1.071kPa。

                      三確認測試。

                      3.1為驗證事故分析和理論計算的結果,進行了有載分接開關呼吸回路的模擬試驗。首先使用封堵裝置將有載分接開關的呼吸管堵住模擬呼吸器的結冰堵塞,此時在常壓下干式隔離變壓器有載分接開關的小油枕油面指示為2.5,然后向小油枕注油,當小油枕油面指示上升到5時,儀器測得油枕內壓力為1.07kPa。這時將呼吸管塞快速取下,干式隔離變壓器的繼電保護裝置顯示有載氣保護動作出口。

                      3.2試驗結論以上試驗先后進行了5次,有載氣保護全部動作,其中3次氣體繼電器接點連續動作超過兩次。仿真實驗結果與事故分析及理論計算結果一致。

                      四結論。

                      這次干式隔離變壓器有載氣保護動作事故跳閘的原因是有載分接開關呼吸器因硅膠潮解結冰,造成小油枕呼吸完全阻塞。隨著油溫度的升高,小油枕內的氣(油)壓變大,同時通氣器內結冰的硅膠逐漸融化,當小油枕壓力沖破結冰的硅膠時,氣壓驟然釋放,開關中的絕緣油迅速向小油枕涌出,造成有載分接開關的瓦斯繼電器動作。繼電器擋板在絕緣油涌動過程中,有時無法快速恢復,出現往復波動現象,導致氣體繼電器接點多次接通,也是故障發生時保護裝置多次收集帶載氣體開入變位的原因。

                      呼吸器及其內層硅膠作為干式隔離變壓器的輔助設備,其主要作用是在溫度變化時調整干式隔離變壓器的油位,吸附空氣中的水分,但對其保養不夠重視,竟導致220kV變壓器故障跳閘。我們應該吸取這次事故的教訓:①對運行中潮解量超過2/3或粉末量較大的硅膠,應及時更換(特別是在冬季低溫期),避免結冰阻塞呼吸器。選擇硅膠時應選用粒徑大于3mm的顆粒狀硅膠。③目前管理模式下的變電站基本上都是無人值班的定期巡視,為了避免類似事故發生,冬季低溫期間應對干式隔離變壓器縮短巡視周期,以便及時消除類似隱患。

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