變壓器爐內真空注油時壓力釋放閥動作原因分析及防范措施

賀健　雷金　蔣超發　馬東明　彭慧

摘 要：對變壓器爐內真空注油時壓力釋放閥動作問題發生的原因進行了分析、驗證。確定了造成壓力釋放閥噴油動作的根本原因并提出了具體防范措施。

關鍵詞：變壓器;真空注油;壓力釋放閥;原因;防范措施

1 前言

壓力釋放閥是變壓器的一種壓力保護裝置，用來保護油箱。當變壓器內部出現故障時，油分解產生大量氣體。由于變壓器是密閉的物體，連通儲油柜的聯管直徑比較小，僅靠連通儲油柜的聯管不能有效迅速地降低壓力，造成油箱內壓力急劇升高，這時壓力釋放閥在2ms內迅速動作，排出部分變壓器油，降低油箱內的壓力，保護油箱不致變形或爆裂。待油箱內的壓力降低后，壓力釋放閥自動閉合，保持油箱的密封。

一般來說，壓力釋放閥為變壓器運行階段的壓力保護裝置，變壓器未運行時出現壓力釋放閥動作的情況比較少見。本文對變壓器在爐內進行真空注油時發生壓力釋放閥動作故障的原因進行了工藝分析及論證。

2 故障現象描述

某變壓器在爐內真空注油結束出爐時發現油箱壁及烘爐平車上有散亂、飛濺狀油跡，且油跡只出現在變壓器壓力釋放閥側。對變壓器進行檢查發現：①壓力釋放閥頂桿頂出，導油口處有油積留;②變壓器儲油柜內有油且油位符合注油油位要求。

3 原因分析

3.1 真空注油原理分析

變壓器真空注油是指在真空環境下對干燥徹底的器身進行注油，使其浸入油中，使絕緣件纖維孔內浸滿變壓器油。真空注油可以有效地減少油中水分、氣體、雜質的含量，降低變壓器油的老化速率，大大提高其使用壽命。本文所述變壓器爐內真空注油，其簡單示意圖如圖1所示。

該注油工藝中變壓器通過呼吸器與其所處環境的大氣相接觸，無論爐內的真空度P0為何值，都不會影響壓力釋放閥所受的壓力。因此爐內真空注油和常壓注油兩種方式下，變壓器壓力釋放閥動作的機理是相同的。

3.2 壓力釋放閥問題

發生故障的變壓器壓力釋放閥頂桿已頂出，且導油口處有油跡說明壓力釋放閥已動作。該變壓器選用的壓力釋放閥型號為50 T-D，要求開啟壓力值為70kPa±5kPa（注：文中壓力釋放閥開啟壓力即為壓強，為行業內統一表示方式）。取下該變壓器壓力釋放閥進行開啟壓力檢測，檢測結果如表1所示，顯然壓力釋放閥本身不存在質量缺陷。

在變壓器呼吸系統通暢的情況下，其壓力釋放閥所受的靜壓力等于儲油柜的最高油位至壓力釋放閥處油位高度差產生的油壓。根據該變壓器的實際情況，儲油柜注滿油時油面至壓力釋放閥處的高度值為745mm，按照，計算可知壓力釋放閥所受的靜壓力約為6.3kPa，遠小于壓力釋放閥的開啟壓力70kPa±5kPa。由上述分析可知，變壓器即使在注滿油的狀態下，在靜放過程中壓力釋放閥也不會動作，該變壓器壓力釋放閥動作是在對油箱進行注油的過程中發生。

3.3 呼吸系統問題

故障變壓器儲油柜中油位符合注油油位要求，且該變壓器儲油柜與油箱連接使用內嵌鋼絲PVC軟管和插拔式快速接頭，可有效觀察其呼吸管路的內部情況，拆下箱蓋與儲油柜連接處接頭，用儲油柜連接，儲油柜內的油可流暢的通過快速接頭流出，明顯不存在呼吸系統堵塞的問題。因此懷疑壓力釋放閥的動作是油箱內進出油壓差ΔP大于壓力釋放閥開啟壓力造成的。據圖1所示，注油管路中的壓力為P1，當變壓器油箱內的油未達到油箱頂點時，油箱內的油不存在進出關系，變壓器油箱無壓力（箱蓋頂點到壓力釋放閥處油位高度差小，其油壓可忽略）。但當油位達到變壓器油箱頂點時，整個油箱只能通過快速接頭處泄壓，可泄壓力值為P2，此時變壓器油的流動可按圖2所示理論模型進行簡化。

由式（5）可知與及成正比，而局部阻力損失也與流速的平方成正比，影響變壓器真空注油時，箱體內壓力的主要因素為注油流速及進出口管徑。根據該變壓器的實際作業參數，確實存在注油流速大，且進出油管管徑不匹配的情況（）。

3.4 常壓注油箱體內壓力變化監測

為切實了解該變壓器在注油過程中壓力釋放閥動作時的實際情況，在壓力釋放閥處安裝了壓力檢測表后，進行了常壓注油驗證。驗證時選用與真空注油時同型號的油泵，以確保常壓注油時流速的一致性（出油管管徑不變）。驗證發現，在油箱內油未注滿的情況下，未檢測到油箱內有壓力，在箱蓋快速接頭處有油流出時，油箱內檢測到的壓力（壓力釋放閥處）快速增漲（5s內），直至壓力>70kPa時壓力釋放閥發生動作。

4 工藝改進驗證

4.1 降低后期注油流速注油驗證

根據儲油柜的注油油位，推算出變壓器油箱內的注油量，設定注油程序，在變壓器油箱快注滿變壓器油前，降低注油流速。按照此注油流速控制方案對故障變壓器放油后進行重新注油，變壓器真空注油出爐后未發現壓力釋放閥動作。

4.2 增大出油口管徑驗證

在該變壓器油管處連接一根加長管路，并將管路末端懸掛在高于儲油柜的地方，保持管路通暢，對故障變壓器放油后進行重新注油，變壓器真空注油出爐后未發現壓力釋放閥動作。

5 結語

通過對該變壓器在爐內真空注油時壓力釋放閥動作的原因分析與論證，找到了影響注油時壓力釋放閥動作的關鍵因素，并提出了行之有效的防范措施。

（1）在進行變壓器設計時，應充分考慮注油閥及與儲油柜連接出油閥管徑的匹配性，減少注油過程中油箱內壓力的積壓，對現有產品不便進行設計變更或新產品設計時遇到客觀因素實在無法保證進出油管管徑匹配的情況時，可通過工藝管路來增大出油管路通徑。

（2）在進行變壓器注油工藝設計時，可結合變壓器油箱和儲油柜的油量，采取不同階段不同注油流速的注油方式，適當降低后期的注油速度，在保證產品質量的前提下，盡可能高效。

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作者簡介：賀健（1988-），男，湖南株洲人，本科，助理工程師，主要從事變壓器工藝技術研究工作。