瓦斯繼電器是油浸式高壓并電抗器主要的非電量保護(hù)裝置之一，瓦斯繼電器動作后，根據(jù)其中收集的氣體成分分析便可初步判斷電抗器故障類型。對于一些已出現(xiàn)氣體成分異常但由于停電計劃等原因安排加強(qiáng)監(jiān)視、關(guān)注油色譜數(shù)據(jù)變化的電抗器，在發(fā)生瓦斯繼電器輕瓦斯動作后，如果不及時準(zhǔn)確的分析判斷出故障原因，輕則給運(yùn)行、檢修、試驗等部門帶來麻煩，重則造成主變跳閘，用戶停電。

為了防范此類故障的再發(fā)生，本文對冀北電網(wǎng)一起監(jiān)視運(yùn)行狀態(tài)的500kV電抗器輕瓦斯動作故障進(jìn)行分析，分別從油浸式高壓并電抗器維護(hù)過程和油氣分離盒結(jié)構(gòu)上找出了導(dǎo)致此次故障發(fā)生的原因，由此提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施并取得較好效果。

1 事件經(jīng)過

2018年5月5日11:07，冀北電網(wǎng)某500kV線路并聯(lián)電抗器發(fā)輕瓦斯報警信號。現(xiàn)場檢查該電抗器瓦斯繼電器內(nèi)有無色氣體，氣量約350mL，電抗器無異聲、呼吸器呼吸正常，油溫正常為47℃。

對本體電抗器油進(jìn)行色譜分析，數(shù)據(jù)見表1；對瓦斯繼電器取氣，并進(jìn)行氣體成分分析，數(shù)據(jù)見表2；從數(shù)據(jù)對比來看，油色譜數(shù)據(jù)較以往無明顯增長。進(jìn)一步查找產(chǎn)氣原因，首先對電抗器套管升高座、散熱器等部位進(jìn)行放氣，無氣體。檢查儲油柜底部油氣分離盒，能夠放出氣體。

表1 故障相電抗器油色譜分析數(shù)據(jù)

表2 故障相電抗器氣體成分分析數(shù)據(jù)

2 原因分析

故障相電抗器于2018年3月例行檢修試驗時發(fā)現(xiàn)C2H2氣體含量異常：C2H2氣體含量由上次的0.5μL/L增加到1.9μL/L，從歷史數(shù)據(jù)來看，該電抗器C相自投運(yùn)以來長期存在0.3～0.5μL/L的C2H2，數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定。發(fā)現(xiàn)異常后對電抗器開展超聲局部放電檢測和復(fù)測。

測試過程中A、B相基本無超聲信號，C相油枕下方工頻超聲信號最大，油枕對側(cè)信號最小。就測試結(jié)果分析認(rèn)為該相電抗器主絕緣不存在放電現(xiàn)象，故決定對該電抗器加強(qiáng)監(jiān)視，關(guān)注油色譜數(shù)據(jù)變化情況。

電抗器輕瓦斯保護(hù)動作于信號，其動作值按氣體容積整定，整定值為250～300mL。正常情況下，瓦斯繼電器內(nèi)是充滿變壓器油的，輕瓦斯接點斷開。變壓器內(nèi)部發(fā)生缺陷產(chǎn)生氣體時，這些氣體聚集在瓦斯繼電器內(nèi)而導(dǎo)致浮球隨油面下降。達(dá)到定值后接點閉合，發(fā)出輕瓦斯報警信號。

故障相電抗器儲油柜剖面圖如圖1所示。經(jīng)現(xiàn)場檢查，故障相電抗器儲油柜底部設(shè)計有油氣分離盒，油氣分離盒是為了電抗器安裝時，防止氣體進(jìn)入儲油柜內(nèi)部而設(shè)置的，電抗器安裝時，當(dāng)變壓器油進(jìn)入盒內(nèi)時，盒的上部聚集一定量的氣體，安裝完成后，需要向外排氣，該相電抗器的油氣分離盒無觀察窗，安裝時無法觀察內(nèi)部是否有氣體。油氣分離盒結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖1 儲油柜剖面圖

隨著氣體體積的膨脹，在油面低于圖2中管路①的下口前，油面將一直下降；當(dāng)油面低于管路①的下口時，儲油柜內(nèi)的絕緣油進(jìn)入油氣分離盒，但油面不會高于管路①的下口。在油面低于管路②的上邊緣前，瓦斯保護(hù)不動作；當(dāng)油面低于管路②的上邊緣后，瓦斯及其管路內(nèi)的絕緣油將隨油氣分離盒內(nèi)的油面共同下降，氣體進(jìn)入瓦斯繼電器，導(dǎo)致瓦斯繼電器輕瓦斯動作報警。油氣分離盒現(xiàn)場實物如圖3所示。

圖2 油氣分離盒結(jié)構(gòu)圖

圖3 油氣分離盒現(xiàn)場實物圖

3 防范措施及改進(jìn)

發(fā)生此次輕瓦斯動作故障后，立即對該線路A、B相電抗器和該變電站其他電抗器的儲油柜進(jìn)行檢查，儲油柜下部均無油氣分離盒，其儲油柜下部結(jié)構(gòu)如圖4所示。對于此類故障的防范，應(yīng)先對運(yùn)維的變壓器及電抗器進(jìn)行全面排查，對同結(jié)構(gòu)的儲油柜建立詳細(xì)臺賬。

同時，對標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行修編，結(jié)合檢修對同類型儲油柜進(jìn)行排氣，避免投運(yùn)后因排氣不徹底發(fā)生輕瓦斯動作。繼續(xù)加強(qiáng)對該電抗器的油色譜數(shù)據(jù)跟蹤，將跟蹤周期縮短為兩天一次，出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常增長時及時上報。

圖4 該變電站其他電抗器的儲油柜下部實物圖

在新建工程的設(shè)備選型和可研初設(shè)時，應(yīng)特別注意儲油柜與瓦斯繼電器連接結(jié)構(gòu)。建議新建變電站在變壓器（電抗器）選型設(shè)計時不使用油氣分離盒設(shè)計，若因廠家設(shè)計等原因儲油柜下方有油氣分離盒時，出廠時必須加裝觀察窗，同時對觀察窗材質(zhì)的防凍抗裂指標(biāo)提出要求。

結(jié)論

這是一起典型的運(yùn)維檢修過程中由于對變壓器結(jié)構(gòu)了解不全面，導(dǎo)致變壓器油路排氣不徹底導(dǎo)致的輕瓦斯告警的事件。

通過對故障過程分析可以看出，對于帶有油氣分離盒的儲油柜，當(dāng)發(fā)生輕瓦斯報警時，應(yīng)采取以下措施：

• ①確認(rèn)瓦斯繼電器及儲油柜內(nèi)的油面，防止因假油位未及時發(fā)現(xiàn)，確保變壓器具有充足的絕緣油；
• ②檢查呼吸器的呼吸是否正常，以防呼吸不暢引起的較大負(fù)壓；
• ③若油氣分離盒無觀察窗，應(yīng)立即取氣分析，確定氣體成分，判斷缺陷原因，制定檢修策略；
• ④若油氣分離盒有觀察窗時，應(yīng)特別注意瓦斯繼電器和觀察窗油面高低，當(dāng)瓦斯繼電器內(nèi)油面較低時，應(yīng)先確認(rèn)儲油柜油位正常且呼吸通暢后，再考慮通過放氣管放出油氣分離盒內(nèi)氣體。