一起主变重瓦斯保护误动作事件的处理与原因分析

摘 要：某光伏电站发生一起主变重瓦斯保护动作跳闸事件，通过故障录波图分析、主变检查和试验等，确定本次事件是一起由于储油柜金属波纹管卡涩引起的重瓦斯保护误动作事件。该文详细分析事件处理过程及事件发生的根本原因，提出防范措施，避免类似事件重复发生。

关键词：变压器;金属波纹储油柜;重瓦斯保护;防范措施;光伏电站

中图分类号：TM411 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2024）34-0150-04

Abstract： A tripping event occurred in a photovoltaic power station for heavy gas protection of the main transformer. Through fault recorder analysis， main transformer inspection and testing， it was determined that this event was a misoperation of heavy gas protection caused by the stuck metal bellows of the oil conservator. event The incident handling process and the root cause of the incident are analyzed in detail， and preventive measures are proposed to avoid the recurrence of similar incidents.

Keywords： transformer; corrugated metal oil conservator; heavy gas protection; precautionary measures; photovoltaic power station

主变压器是光伏电站最重要的设备之一，不仅承担着电能转换的核心任务，还是系统安全、稳定运行的重要保障，一旦发生故障，可能引起全站失电，甚至影响系统的稳定性[1]。重瓦斯保护是变压器最重要的非电量保护之一，其动作原理主要依赖于变压器内部故障时所产生的气体和油流变化[2]。当变压器内部发生严重故障，如线圈短路、铁芯故障或绝缘损坏时，会产生大量气体，使变压器油受热迅速膨胀冲向油枕，此时重瓦斯内挡板被冲开一定角度，接通继电器，重瓦斯保护会立即动作，切除变压器两侧的开关，避免变压器发生严重损坏。

1 主变重瓦斯动作常见原因

主变重瓦斯保护动作往往表明变压器内部存在较为严重的故障或异常情况。导致重瓦斯动作常见的原因有以下几个方面。

1）内部绝缘损坏。变压器内部的油纸绝缘发生击穿、烧损，如绕组间短路、绕组接地短路或铁芯故障，这些都会瞬时产生大量的热能和气体导致油流速度加快，如果油流速度超过保护装置设定的阈值就会引起重瓦斯动作[3]。

2）保护回路故障。重瓦斯保护继电器的相关二次回路出现接地故障也会引起重瓦斯保护误动作。

3）气体继电器故障。如果气体继电器的重瓦斯动作接点故障会引起重瓦斯保护误动作。

4）维护不当。检修后的变压器，如果空气未完全排净，在运行过程中空气快速分离出来，也会导致重瓦斯保护误动作。

总之，当主变压器发生重瓦斯保护动作时，必须进行彻底检查并确认故障原因，确保排除所有潜在风险后再重新投运。

2 事件经过

某光伏电站一台110 kV的主变压器，型号为SZ11-100 000/110，制造厂家为山东泰开变压器有限公司，额定容量为100 MW，2017年11月投运，主变压器的主要铭牌参数见表1。储油柜厂家为北京华孚聚能科技有限公司，型号为HPJN-BPW-1245*3200。

2024年5月20日，某光伏电站110 kV甫中线11开关、主变、35 kV母线及#1-7集电线、#1-4SVG运行正常，站用变运行正常，无设备操作，电气一次系统主接线图如图1所示。10时20分58秒，负荷61.69 MW，升压站集控室光字牌报警：主变重瓦斯动作，电气量保护无动作，厂用电失电。运维人员立即到现场检查，站内、站外设备未发现异常，查看故障录波器，显示主变重瓦斯动作。

3 事件处理

3.1 故障录波图分析

查看故障录波图，如图2所示。从故障录波图可以看出，5月20日10时20分58秒769，主变本体重瓦斯保护动作（图中T1光标），主变高压侧110 kV母线三相电压正常，波形无畸变。10时20分58秒800，主变高、低压侧开关跳闸，高压侧和低压侧的三相电流均未出现明显增大。35 kV I母和II母三相电压出现畸变，可能是由于母线上连接的容性设备释放能量引起的残压导致的。从故障录波图分析，主变内部故障的可能性较小。

3.2 油色谱分析

取变压器油进行油色谱分析，变压器油外观呈淡黄色，清澈透明，测试结果见表2，各特征气体的含量符合DL/T 722—2014《变压器油中溶解气体分析和判断导则》的要求。

3.3 电气试验

按照DL/T 596—2021《电力设备预防性试验规程》对主变开展电气预防性试验，试验结果见表3—表5。从表中可以看出，各项测试结果均符合标准要求。与历史数据相比，试验数据未发生明显变化。结合故障录波数据及故障前后负荷数据，初步判断变压器本体内部无故障。在开展电气试验过程中，突然听到储油柜发出异常声响，同时看到储油柜有晃动，初步判断储油柜内有积气，波纹管可能存在卡涩，建议检查储油柜波纹管内有无渗油、变形、储油柜内是否有积气。

3.4 现场检查

检查主变本体外观无异常、无漏油、无异味，温度表计显示正常、油位指示正常，集气盒内无气体。检查重瓦斯保护二次回路电缆绝缘，绝缘电阻为500 MΩ，符合要求。检查瓦斯继电器接线端子绝缘合格、机械结构动作正常、保护装置检查正常，重瓦斯出口继电器动作功率为7 W，符合标准要求。瓦斯继电器传动试验均能正确动作，拆解合外观检查无异常，如图3所示。

打开储油柜检查孔进行检查，波纹管内部无油迹，波纹管下部有轻微折痕，并有卡涩现象，如图4所示。检查孔回装后，在呼吸器出口处充入氮气（压力约0.3 MPa），同时打开排气阀，对储油柜进行排气，排气前后储油柜油位指示由6.3降至4.5，说明储油柜内油有积气。

4 原因分析

变压器用储油柜有3种形式：胶囊密封式、隔膜密封式和金属波纹密封式[4]。金属波纹密封式又可分为内油式和外油式。本事件中的变压器采用的是外油式金属波纹储油柜，其结构示意图如图5所示。

在正常运行过程中，变压器通过储油柜金属波纹芯体的水平移动来调节其内部的压力。如果波纹芯体的上、下导轨同时发生卡涩，那么随着变压器内部压力增大，可能会引起压力释放阀的动作。本次事件的根本原因是储油柜波纹芯体的上导轨可以自由移动，下导轨出现卡涩，在油位调节过程中，下部导轨调节受阻，当上部调节到一定程度时下部受阻部位突然释放，导致本体变压器油迅速向储油柜流动，形成油流冲击，造成主变重瓦斯保护动作跳闸。

5 防范措施

为了防止类似事件再次发生，应采取以下防范措施。

1）采用外油式的金属波纹管储油柜应利用主变检修时机定期进行排气，防止储油柜油位指示不准确，出现假油位现象。同时，排气时可通过辨别储油柜波纹管调节时的声音，判断波纹管是否有卡涩现象。

2）采用外油式的金属波纹管储油柜应定期打开储油柜检查内部情况（检查周期宜不超过3年），检查波纹管是否存在渗油、变形、卡涩现象。

3）日常巡检时，应在巡检记录卡上记录变压器负荷、油温和储油柜油位等参数，并对照“油温-油位”曲线，判断变压器油位是否正常，并做好趋势分析。

4）运行中的瓦斯继电器应每2～3年进行内部结构和动作可靠性检查，并定期进行校验，校验周期：220 kV及以下不超过6年、330 kV及以上不超过3年。场站应至少配备一台同型号的瓦斯继电器备品。

5）主变在设计选型阶段，应优先选用内油式金属波纹管储油柜。

参考文献：

[1] 王海飞，陈聪，胡磊，等.变压器火灾典型案例的反思及预防[J].供用电，2018，35（11）：78-82.

[2] 王耀龙，沈龙，李昊，等.变压器重瓦斯保护动作后的原因分析与诊断方法[J].电工电气，2021（5）：27-31.

[3] 刘隰蒲，潘正宁，沈润鹏，等.一起220 kV变压器重瓦斯动作故障分析[J].变压器，2023，60（1）：73-75.

[4] 变压器用储油柜：JB/T 6484—2016[S].北京：中国国家标准化管理委员会，2016.

第一作者简介：胡磊（1982-），男，高级工程师。研究方向为电气设备的状态评估与故障诊断。