變壓器呼吸器堵塞導致輕瓦斯保護動作故障分析與預防

摘要：介紹了廣東電網陽江供電局發生的一起110 kV變電站主變因呼吸器堵塞導致輕瓦斯保護動作的故障，以及發生故障的整個過程，通過表象和理論進行推斷分析，并預想可能發生的其他情況，最終提出有效的預防措施。

關鍵詞：呼吸器;堵塞;輕瓦斯

0? ? 引言

變壓器是變電站的核心設備，其安全穩定運行直接影響到電網供電的可靠性。變壓器呼吸器是油浸式變壓器的重要組成部分，其作用為吸附空氣中進入油枕水分和雜質，在變壓器運行過程中至關重要。如果對呼吸器的日常維護和巡視不到位就有可能引起變壓器故障，對電站設備甚至電網造成不必要的損失和故障。本文對呼吸器堵塞引起的輕瓦斯保護動作故障進行分析，并提出有效的預防措施。

1? ? 變電站及故障設備情況

110 kV東城站#3主變壓器型號為SZ11-40000/110，生產廠家為廣東電力設備廠，該主變于2010年12月投運，上次維護時間為2018年1月17日，主變呼吸器硅膠上次更換日期為2019年1月16日。

2? ? 設備故障及檢查經過

2019-12-04T05：39，110 kV東城站#3主變發輕瓦斯信號告警，隨后對該主變進行現場試驗檢查，檢查主變本體瓦斯繼電器確認其內部存有約1/4體積的氣體，滿足瓦斯繼電器輕瓦斯保護動作要求。油化試驗班人員計劃從主變本體集氣盒處取氣進行試驗，但在擰開集氣盒下部排油閥門時發現油無法排出，進而推測油枕內部存在較高的負壓，將油吸住，導致油無法排出。隨后在檢查主變油枕呼吸器時，發現呼吸器中的硅膠有較嚴重的油跡，可以確定硅膠被油浸泡過，通氣玻璃管道中也有殘油痕跡，由此推斷油封杯中的油可能被吸至呼吸器中，硅膠被油浸泡，油干之后便凝結成塊，長期發展會堵塞呼吸器呼吸孔。隨后更換新的硅膠，將油封杯及呼吸玻璃管道松開，疏通呼吸孔的瞬間立即發出劇烈的“咝咝”的吸氣聲，以手試探可明顯感知到較強的吸力，由此判斷此呼吸器的氣道之前是完全堵死狀態，油箱中出現了較大空位，形成強烈的負壓，待吸氣結束后，集氣盒中的存油即可順利排出進行取氣。

之后對變壓器進行了油色譜試驗、氣體試驗、直流電阻測試及整組絕緣測試，其中油色譜及氣體試驗結果均無異常，直流電阻測試及整組絕緣測試結果如表1、表2所示。

3? ? 故障原因分析

由試驗結果可見變壓器繞組直流電阻、絕緣、油色譜試驗均正常，繞組不存在短路或過熱故障，而氣體試驗結果可證明氣體產生的原因為油中析出而非過熱反應生成。綜合各方面表象及試驗結果后可基本確定此次主變輕瓦斯保護動作原因為：主變長期運行過程中，呼吸器油封杯中的油因油枕膠囊膨脹而產生的負壓被吸入至呼吸器中，浸濕了硅膠顆粒，一定時間后油跡變干導致顆粒凝結成塊，積聚在呼吸孔，長期發展將呼吸器呼吸孔堵塞，使得膠囊無法正常呼吸。同時故障發生的前幾天氣溫一直下降，故障發生當日降差較大（從前一日19：00至當日05：00氣溫下降約4 ℃），導致主變本體油體積收縮較大，而膠囊被堵塞不能正常呼吸，無法補償此部分體積，從而在主變本體油箱內形成了較大的負壓，再加上氣溫降低引起油中氣體溶解度下降，最終引起油中氣體大量析出積聚，引起輕瓦斯保護動作。

4? ? 預防措施

此次事件的發生反映了呼吸器的設計缺陷可能會導致呼吸器堵塞，存在一定的安全隱患，會導致油枕膠囊無法正常呼吸，使主變油箱內壓力異常變化，進而引起主變故障。為防止呼吸器出現堵塞的情況，特提出整改措施及建議如下：

（1）運行與檢修專業人員在巡視過程中應重點關注呼吸器中硅膠是否存在被油浸潤的痕跡，若發現存在上述情況應及時更換新的硅膠并清理呼吸器內殘油，疏通呼吸通道。

（2）巡視過程中可用手輕拍呼吸器，使硅膠顆粒震動，降低硅膠顆粒凝結的概率。

（3）檢修人員在呼吸器檢修過程中應疏通油封杯安裝盤呼吸孔。

（4）檢修人員應控制油封杯中的貯油量，不應加得太滿，建議貯油量在油封杯最低油位線與中間油位線之間一半的位置，使油面沒過玻璃呼吸管道口即可。

（5）調整玻璃呼吸管道與油封杯長度。硅膠顆粒凝結的一個重要原因是油封杯中的油被吸入至呼吸器中浸潤了硅膠顆粒。為降低此情況發生的概率，可將玻璃呼吸管道長度加長一倍，同時調整油封杯長度使其底部與玻璃呼吸管道口的距離保持在1～1.5 cm（圖1），以保證當油封杯中的油被吸入直至油面與呼吸管道口部脫離時，被吸入的油尚無法進入呼吸器內部，進而提高對變壓器內部負壓的抵抗能力，如圖1所示。

5? ? 結語

本次故障發生的主要原因是由于變壓器油體積變化，膠囊呼吸過程將呼吸器油封杯里的油吸進呼吸器內部，將呼吸器內部的硅膠浸濕，久而久之，硅膠變硬，凝結成塊，將呼吸器的呼吸口堵塞，呼吸器無法正常工作，當氣溫下降，變壓器油體積變小，油枕膠囊就會產生負壓，變壓器在負壓及低溫的狀態下，會使油中氣體溶解度下降，最終引起油中氣體大量析出積聚，觸發輕瓦斯保護動作。這是油枕膠囊產生負壓的后果，由此可以推斷，假設氣溫升高，變壓器油體積變大，如果呼吸器堵塞，將會在油枕膠囊內部產生強烈的正壓力，當壓力達到一定的程度，可能會從被堵塞呼吸器的呼吸口爆發出來，甚至可能將整個呼吸器炸裂。如果檢修人員恰好在更換硅膠或者剛好在巡視，很可能會因呼吸器炸裂而受傷。雖然目前類似的故障很少發生，但是大部分的變壓器呼吸器都可能存在這個安全隱患，所以改進呼吸器的設計尤為重要。同時運行檢修巡視或進行相關工作時，要特別關注呼吸器內部硅膠的狀況，看是否受變壓器油影響，如果有類似的狀況發生，應立即采取必要的措施，防患于未然。

[參考文獻]

[1] 張霽月，李超文，鄒剛.變壓器呼吸器運行中的異常分析與維護[J].安徽電力，2011，28（4）：10-12.

收稿日期：2020-05-28

作者簡介：許根源（1992—），男，廣東陽江人，助理工程師，從事電力行業工作。