关于一起500kV变电站主变轻瓦斯保护动作事件的分析

国网辽宁省电力有限公司检修分公司 吴美萱 雷崇誉

对变压器进行监测保护时，常使用瓦斯主保护监测变压器的工作过程，当其在工况下发生故障时，故障前期进行轻瓦斯保护，相应指示灯动作，提示工作人员加以处理[1-3]；若工作人员未处理或处理过程并未有效排障，继而发展为重瓦斯动作跳闸，严重将导致主变跳闸甚至造成全站停电事故，影响电网稳定运行[4-5]。综上可知，轻瓦斯保护作为故障处理的关键环节、应受到足够关注。当轻瓦斯指示灯动作时，工作人员应及时停止工作对变压器进行检测，找出故障发生原因及故障点，针对故障原因在故障点处进行排障工作。

1 故障概况

某500kV变电站2号主变为油浸式变压器，厂家为特变电工沈阳变压器集团有限公司，型号ODFS-250000/500、额定容量250000kVA、联结组标号Ia0i0、冷却方式为自然风冷，2009年3月1日生产、2009年11月23日安装于燕南变电站，主变(2号)投入生产运行后可以正常运行工作，2017年状态检修时对其进行过大修。

2020年12月29日19时31分，某地区变电站辅控室的监测系统收到一轻瓦斯保护动作信号，经排查为主变2号轻瓦斯的指示灯发生动作且复归无效。压力释放、油流异常等其他非电量保护无异常。在夜间对瓦斯继电器进行气体含量观测较为困难，调度要求将2号主变停电，12月29日22时05分2号主变转为检修状态。

2 现场检查和试验情况

查询该台变压器29日负荷变化情况：有功负荷从11时40分的反向最大值200MW开始下降，19时31分A相轻瓦斯保护动作时有功负荷降为反向22MW（图1）；检查2号主变A相油温表1、油温表2，油温均为0℃（图2），A、B、C相油枕油位分别为2.7、2.6、2.9，满足“油位-油温”曲线要求，压力释放、油流异常等其他非电量信号均无异常；检查2号主变A相瓦斯继电器上视窗可见清晰的液位线，气体量约为380毫升。同时油枕下方集气盒可见液位线，气体量估算约为3000毫升。B、C相瓦斯继电器、油枕集气盒无异常。

图1 12月29日2号主变有功负荷

图2 2号主变A相油温

查询变压器油色谱在线监测装置最近一次数据，数据无异常，重启油色谱在线监测装置检测数据未见异常。12月29日22时20分左右现场取油样，油色谱离线分析结果也均未见异常；现场打开瓦斯继电器采气盒阀门排油采气，由于瓦斯继电器导气铜管内绝缘油长期处于静止状态，加上环境温度过低，油呈现一定粘性出现滴油状态（检查B、C相情况也相同），未能采集到气体。12月29日23时28分左右改为拆除导油管直接从瓦斯继电器上部取气(EMB双浮球瓦斯继电器，型号BC80，轻瓦斯动作整定值260毫升)，共取4个气样（约为320毫升），气样点燃试验无助燃现象，气样色谱分析无异常。

对吸湿器外观检查，硅胶整体情况良好，未出现潮解现象。吸湿器拆除后瓦斯继电器内液面无变化，判断吸湿器呼吸正常；打开瓦斯继电器上部排气阀排气直至出油后关闭阀门，12月30日0时37分轻瓦斯报警信号复归；排放集气装置的气体和油。通过打开集气装置(位于油枕下)的阀门进行气体与油的排放，以阀门输出稳油流为关闭阀门的信号。通过这一步骤证明瓦斯继电器、油枕存有正压气体；从呼吸管路阀门向油枕注入0.02MPa氮气检查胶囊密封完好性，油枕上部排气塞出油后关闭，0.02MPa氮气压力保持2小时无压降，排除油枕胶囊存在破损可能。

3 原因分析及处理情况

3.1 原因分析

2020年12月29日，变电站环境温度和负荷骤降，轻瓦斯保护动作报警时据变电站值班运维人员报告称，2号主变的有功负荷仅8MW、甚至有功率倒送情况，上层油温1℃，这与光伏投入有关。受低负荷、严寒天气的影响，主变近似空载运行且突遇低温，该罕见的运行状态与往年有较大变化。

经现场检查发现瓦斯继电器不是因为出现负压导致动作的。其原因分析如下：一是检修人员到现场检查过程中，油样、气样采集后拆下呼吸器，观察瓦斯内油面并没有复归，仍处于轻瓦斯动作状态，可以排除因呼吸器堵塞造成轻瓦斯动作；二是在该主变油枕集气盒中也发现存有气体，但是油枕集气盒液位远高于瓦斯继电器液位，表明油枕集气盒内气体与瓦斯内气体并未联通，也排除了油枕集气盒内气体扩散至瓦斯继电器的可能，分析该处气体来源于轻瓦斯动作后瓦斯继电器内气体继续聚集逸出；三是检修人员用针管取出4管气体，对瓦斯继电器排气，瓦斯继电器内液面缓慢上升、信号复归，对油枕集气盒排气时见证有气体和油一起排出，可以排除因为胶囊堵住油枕产生负压，因为如果是这样油枕油不会流下来，瓦斯继电器内油面因无补充油而不会上升，而仅会往瓦斯继电器内吸入空气。

通过以上分析可以排除因为负压造成2号主变A相轻瓦斯保护动作。根据检查结果可以判断发生故障的原因是该主变2017年大修时本体气体未排净，2020年12月29日因为气温和负荷突然下降，变压器内部组件收缩、偏移，使得本体油热胀冷缩残留死角气体上浮所致。

3.2 处理情况

2号主变投运前对相关设备产线进行周密检查；按照位置由低到高对散热片排气塞、油枕集气盒等部位都进行了充分排气。排气完毕后，该变电站2号主变于2020年12月30日下午恢复送电，且送电后一直保持良好的运行状态。

3.3 后续整改措施

2号变压器投运后，加强对其巡视，派人对变压器外部进行检查，重点检查油枕油位变化、温度变化及声响是否正常，本体及附件有无渗漏油等情况，密切跟踪分析油色谱在线监测试验数据。如遇变压器检修维护，首先进行空气进入检查，若因气体进入变压器而引起信号动作则应先进行放气处理，经放气处理后监控系统恢复正常。另外需要定期更换瓦斯继电器，避免继电器误动情况发生。

如非上述原因造成轻瓦斯保护动作，在第一时间与专业工作人员取得联系，通过对气体进行取样、化验和分析尽快排查故障原因。其中，在取样过程中继电器应进行放气处理。此外，如在处理过程中遇到信号指示灯频繁发生动作，在做好应对跳闸的准备工作后报备相关专业人士，尽快开展停电安全检查。

综上，变压器能否正常运转关乎电力的稳定输送，本文以此次特殊的500kV变电站主变轻瓦斯保护动作事件为例，研究得出本次变压器的轻瓦斯保护动作是由于本体油热胀冷缩使得残留死角气体上浮所致，既验证了轻瓦斯保护动作后能否正确分析、处理变压器故障的重要性，也为变压器排障检测提供了理论和实践依据。并采取有效的处理措施提供了强有力的判断依据。