一起220 kV主變壓力釋放閥異常動(dòng)作原因分析

藍(lán)東亮

（中國大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司華東電力試驗(yàn)研究院，安徽 合肥 230088）

0 引 言

當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，內(nèi)部壓力急劇增大，造成變壓器變形[1-3]，壓力釋放閥安裝在油浸式變壓器和有載分接開關(guān)上，當(dāng)內(nèi)部壓力增大時(shí)，及時(shí)動(dòng)作保護(hù)油箱[4-6]。本文介紹了某發(fā)電廠一起220 kV主變壓力釋放閥異常動(dòng)作的事件，該主變的油箱頂蓋長(zhǎng)軸兩側(cè)各安裝一個(gè)壓力釋放閥。

1 壓力釋放閥簡(jiǎn)介

壓力釋放閥結(jié)構(gòu)剖面如圖1所示。

圖1 壓力釋放閥結(jié)構(gòu)剖面圖

該壓力釋放閥的開啟壓力為55 kPa，關(guān)閉壓力29.5 kPa，密封壓力33 kPa，符合《變壓器用壓力釋放閥》JBT7065-2015的要求[7]。當(dāng)壓力釋放閥密封墊的壓力大于55 kPa時(shí)，壓力釋放閥動(dòng)作，動(dòng)作盤從密封墊稍微向上移動(dòng)，作用力急劇增大，導(dǎo)致位于彈簧閉合高度的動(dòng)作盤突然打開，指示桿隨動(dòng)作盤上升，報(bào)警開關(guān)閉合，向遠(yuǎn)方報(bào)警，變壓器油噴出，釋放變壓器內(nèi)部壓力至33 kPa，彈簧使動(dòng)作盤回到密封位置。

2 故障情況

2017夏季溫度很高，某發(fā)電企業(yè)電力負(fù)荷壓力較大，220 kV主變重載運(yùn)行。2017年7月24日19點(diǎn)05分運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)3號(hào)機(jī)組跳閘，工作人員到繼電保護(hù)室檢查發(fā)變組保護(hù)柜，發(fā)現(xiàn)C柜內(nèi)的3號(hào)主變壓力釋放閥保護(hù)動(dòng)作指示燈點(diǎn)亮，趕往3號(hào)主變查看變壓器情況。

工作人員實(shí)地查看3號(hào)主變發(fā)現(xiàn)，壓力釋放閥油管下方鵝卵石上有噴出的油跡，壓力釋放閥周圍的油箱箱蓋上也有油跡，壓力釋放閥的紅色機(jī)械指示桿伸出，防雨罩外觀良好，壓力釋放閥的二次回路中間過渡接線盒密封良好，變壓器本體的瓦斯繼電器集氣盒內(nèi)無氣體。調(diào)取3號(hào)機(jī)組故障錄波器信息發(fā)現(xiàn)，發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的電壓波形和電流波形均正常，3號(hào)主變的四組冷卻器全投，油位為80%，油面溫度為75 ℃，跳閘后油溫降至46 ℃、油位降至58%，符合油溫-油位曲線、油溫-油位曲線如圖2所示。

圖2 油溫-油位曲線圖

工作人員取油樣做油色譜和油耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)均合格。進(jìn)行3號(hào)主變的繞組絕緣電阻試驗(yàn)、繞組吸收比試驗(yàn)、繞組極化指數(shù)試驗(yàn)、繞組直流電阻試驗(yàn)及繞組電壓比試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)均合格。

儲(chǔ)油柜油枕示意圖，如圖3所示。檢查油枕發(fā)現(xiàn)，油位表和浮球及其聯(lián)動(dòng)部分，不存在機(jī)械誤差。工作人員利用呼吸器往膠囊內(nèi)充入氮?dú)猓S后油從儲(chǔ)油柜的排氣閥流出，儲(chǔ)油柜內(nèi)油位未見明顯變化，說明呼吸器和膠囊未堵塞，膠囊能平鋪開。將壓力釋放閥從變壓器上拆卸并送檢，開啟動(dòng)作壓力為30 kPa，遠(yuǎn)小于標(biāo)準(zhǔn)值55 kPa。

圖3 變壓器油枕示意圖

3 故障分析

壓力釋放閥動(dòng)作的可能原因包括以下幾種。（1）變壓器內(nèi)部故障，油加速分解產(chǎn)生大量氣體。（2）呼吸系統(tǒng)堵塞，呼吸功能異常。（3）變壓器的油位為假油位。夏季變壓器運(yùn)行溫度過高，儲(chǔ)油柜內(nèi)油已滿，體積隨溫度變化的變壓器油無處膨脹，內(nèi)部壓力過大。（4）壓力釋放閥的電氣回路老化或雨水進(jìn)入裝置內(nèi)造成絕緣不良，進(jìn)而導(dǎo)致電氣回路短路。（5）壓力釋放閥壓力定值發(fā)生偏移，造成開啟壓力動(dòng)作值偏低。

變壓器內(nèi)部無放電時(shí)，壓力釋放閥的額定開啟壓力為：

其中，P裕度為 7 kPa，P開啟額定值為 55 kPa，ρ油取900 kg/m3，h為油枕油面距離壓力釋放閥閥膜的距離，g取 10 m/s2。

當(dāng)變壓器內(nèi)部壓力達(dá)到壓力釋放閥額定開啟壓力時(shí)，h需達(dá)到5.33 m，3號(hào)主變的油枕最高處與壓力釋放閥閥膜的距離為3 m，機(jī)組跳閘前后的油位均不超過80%。所以變壓器內(nèi)部和壓力釋放閥本體無故障且油位未滿時(shí)，壓力釋放閥不可能動(dòng)作。

繞組的絕緣電阻、吸收比及極化指數(shù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)正常，表明繞組的整體絕緣性能良好；繞組的直流電阻試驗(yàn)數(shù)據(jù)和繞組的電壓比試驗(yàn)數(shù)據(jù)正常，表明繞組未發(fā)生匝間短路；油色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù)和油耐壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)正常，表明變壓器油絕緣性能良好，且油內(nèi)氣體含量未超標(biāo)；結(jié)合跳閘后氣體繼電器內(nèi)無氣體的現(xiàn)象，可排除變壓器內(nèi)部故障產(chǎn)生大量氣體使壓力釋放閥異常動(dòng)作。

壓力釋放閥動(dòng)作前的較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，該地區(qū)天氣晴朗，溫度較高，且壓力釋放閥的防雨罩外觀良好，二次回路中間過渡接線盒密封良好，因此可排除壓力釋放閥的電氣回路老化或雨水進(jìn)入裝置造成壓力釋放閥誤動(dòng)的可能性。

跳閘前油面溫度為75 ℃、油位為80%，跳閘后油溫降至46 ℃、油位降至58%。兩組油溫和油位的數(shù)據(jù)均能與油溫-油位曲線相對(duì)應(yīng)，說明油位計(jì)和呼吸器均正常。儲(chǔ)油柜內(nèi)油未滿，可排除溫度較高使變壓器油無處膨脹造成壓力釋放閥動(dòng)作的可能性。

檢測(cè)壓力釋放閥的開啟動(dòng)作壓力為30 kPa，遠(yuǎn)小于標(biāo)準(zhǔn)值55 kPa，說明壓力釋放閥的開啟壓力值發(fā)生偏移。

綜上所述，本次壓力釋放閥異常動(dòng)作是由于壓力釋放閥長(zhǎng)期運(yùn)行引起的開啟壓力值偏移，造成壓力釋放閥誤動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)組非停三天和數(shù)百萬元的經(jīng)濟(jì)損失。更換已校驗(yàn)合格的新壓力釋放閥，確保了機(jī)組安全運(yùn)行。

4 結(jié) 論

這是一起典型的動(dòng)作值偏移導(dǎo)致運(yùn)行中壓力釋放閥動(dòng)作的事件。通過更換校驗(yàn)合格的新壓力釋放閥，確保了機(jī)組安全運(yùn)行。分析整個(gè)事件的處理過程，獲得如下體會(huì)。

（1）運(yùn)行單位要認(rèn)真做好夏季高負(fù)荷期間變壓器設(shè)備的巡檢，檢查繞組溫度表、油位計(jì)及油面溫度表是否正常，是否符合油溫-油位曲線。若不符合油溫-油位曲線，立即查看油位，油位計(jì)需設(shè)置高油位報(bào)警。

（2）壓力釋放閥要定期送檢，確保壓力釋放閥的開啟壓力、關(guān)閉壓力及密封壓力符合《變壓器用壓力釋放閥》JB/T7065-2015的要求。建議至少每5年送檢一次[7-8]，若壓力釋放閥校驗(yàn)不合格，須及時(shí)跟換。

（3）根據(jù)《電力變壓器運(yùn)行規(guī)程》DL/T572-2010的規(guī)定，變壓器的壓力釋放閥觸點(diǎn)宜作用于信號(hào)，壓力釋放閥應(yīng)配合速動(dòng)壓力繼電器使用，以速動(dòng)壓力保護(hù)投跳閘[9]。

（4）壓力釋放閥應(yīng)做好防潮保護(hù)，巡檢時(shí)需關(guān)注壓力釋放閥的二次回路是否老化或受潮。若二次回路受潮，需及時(shí)做好密封防水工作。

（5）應(yīng)利用停電檢修期，檢查確認(rèn)呼吸系統(tǒng)是否正常呼吸。