220kV主变排油充氮系统问题及改进措施探究

何正辉

摘 要：本文主要研究220kV主变排油充氮系统问题及改进措施，首先对主变排油充氮系统功能进行介绍，了解主变排油充氮系统运行的基本特点，重点分析220kV主变排油充氮系统的常见问题及原因，在此基础上总结改进220kV主变排油充氮系统的具体措施，希望通过本文的研究能够更加全面的认识220kV主变排油充氮系统，同时也为后期更好的发挥其作用提供参考。

关键词：220kV;变压器;排油充氮保护

1引言

在变电系统运行中，变压器设备的稳定是十分重要的。但是变压器设备由于复杂的运行环境，容易出现内部起火等问题，会威胁到系统的安全运行。排油充氮系统能够实现对变压器的灭火保护，因此在现阶段加强对于220kV主变排油充氮系统的研究具有重要的现实意义。

2  主变排油充氮系统功能概述

220kV主变使用的排油充氮系统其主要作用是作为灭火装置，在实际应用中设置有远程控制、手动和自动三种不同的控制方式，其中自动控制运行是最常见的控制方式。正常运行状况下，自动控制运行的排油充氮系统处于监视状态，基本情况如图1所示。而启动排油充氮灭火系统的方式包括防爆启动和灭火启动两种。两种情况都需要满足继电器发重瓦斯信号以及主变断路器跳闸两个条件，前后两者还要分别满足独立回路的火警探测器发出报警信号和油压继电器或者释压阀发生响应动作。

主变排油充氮系统的作用过程如下，首先充氮灭火装置接收到灭火启动信号，自动将装置内的排油阀打开，及时释放内部压力，同时利用断流阀阻断油枕继续向油箱内补油;其次向变压器内充氮，这一流程的响应需要在出厂时根据使用变压器的容量设定延时，一般情况下为12s左右，氮气从变压器油箱的底部进入，在氮气的作用下，油箱内上下不同油层内的变压器油会搅拌在一起，并进行热量交换，在该过程中逐渐降低变压器油的温度。另外进入变压器油箱内的氮气会覆盖变压器油的表面，阻隔变压器油与空气接触，避免继续燃烧。在此过程中，温度不断降低，逐渐达到内部稳定，避免变压器内发生复燃。

3 220kV主变排油充氮系统问题及原因分析

3.1主变排油充氮系统拒动故障

拒动是指排油充氮系统不能正常运行，不能响应灭火保护动作的情况。运维人员在某次验收工作中发现，主变排油充氮系统的1号主变出现重瓦斯动作同时跳开三侧断路器，保护装置内的感温电缆和火灾报警探测器都达到了启动响应的标准条件，但是主变排油充氮系统在各项灭火启动条件都满足的情况下却没有启动灭火保护，在运行现场出现拒动。工作人员检查现场以及后台信号后发现，在1号主变的本体信号和充氮灭火面板上，“#1探测器动作告警”和“感温电缆动作”的指示灯牌没有点亮。

通过分析现场情况及后台情况可知，1号主变保护设备中的三侧断路器已经正常跳开，而且继电器也启动了重瓦斯信号，满足排油充氮系统启动的两个条件，但是第三个条件由于感温电缆异常未能发出信号，出现灭火拒动，基本可以推断导致拒动的原因是感温电缆信号回路出现故障造成。

在220kV主变排油充氮系统的线路改造设计中，主变如果出现火灾问题，会导致10kV母线供电供电中断，1号主变的用电也会中断，虽然感温电缆和温感探测设备能够达到响应动作的温度标准，但是由于供电中断，无法正常发出动作信号，保护模块就失去作用，这就导致主变跳闸后灭火装置失效拒动。在线路设计中，所有的温感探测器都适用感温电缆辅助连接，个别探测器故障其他探测器可以继续使用，但是如果感温电缆故障，即使探测器正常使用也无法发出报警信号，导致保护拒动。

3.2主变排油充氮系统保护误动

保护误动是指在未达到保护动作响应条件时却发生保护动作，影响主变的正常使用。在设备运行过程中，某主变设备出现三侧断路器跳开的情况，但是压力释放信号和重瓦斯动作信号复归，恢复正常，灭火保护的条件为完全达到，但是排油充氮装置却发生保护动作。经过对后台的检查发现，虽然1号主变本体中“#1主变压力释放动作”和“#1主变重瓦斯动作”的指示灯没有点亮，但是在排气充氮灭火装置的面板上断路器、释压阀和重瓦斯相关指示灯都已经点亮。

分析设备装置发现，排油充氮系统中保护屏上的释压阀和重瓦斯动作信号处于自保持状态，不受外界环境变化的影响。分析线路设计图纸发现是由于出厂时这部分装置设置有30分钟自保持，当检修人员验证系统的保护功能时就会发出相应的保护信号，进而造成保护误动。

4  220kV主变排油充氮系统改进措施

4.1保护拒动改进措施

针对当前的系统改进主要包括两方面，其一是改进电源供应，使用站内UPS不间断电源为整流模块供电。该装置同时接入站用交流、直流两种电流，如果在运行过程中由于某些原因出现交流斷电的情况，也能利用UPS将直流转换为交流电，继续支持整流保护模块和其他装置的运行。其二是改进设计感温电缆的自检保护功能，改造后如果系统监测到保护装置中的感温电缆出现故障就会自动发出信号，提醒工作人员进行排查维护，保持感温电缆的正常使用。改造前后的线路对比如图2所示，上侧为改造前，下侧为改造后。

4.2保护误动改进措施

一方面在日常操作中，需要改进维护流程，对于主变异常故障的处理，需要首先调整排油充氮系统的状态，将其调整为“停用”状态，维修好变压器恢复系统运行中要再次检查灭火保护装置是否存在信号异常的情况，确保无异常后再将排油充氮装置调为“自动”状态。另一方面在技术配置上进行调整，通过修改PLC编程的方式调整排油充氮保护系统中重瓦斯动作和释压阀动作的自保持时间长度，具体长短根据主变维修情况确定。

5结语

通过本文的分析可知，220kV主变排油充氮系统能够实现对于主变设备的自动保护，当前220kV主变排油充氮系统主要存在拒动、误动等运行故障，本文提出的改进措施能够有效提升主变排油充氮系统的性能，更好的保护主变的运行。

参考文献：

[1] 赵星伟，袁峰. 220kV主变排油充氮系统存在的问题及改进措施[J]. 大众用电，2020，35（4）：33-34.

[2] 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院. 特高压换流变应急排油注氮装置、控制系统：CN202021315451.1[P]. 2021-01-26.

[3] 骆小军. 油浸变压器充氮灭火排油阀渗漏在线监测装置的研制[J]. 商情，2020（4）：248，228.