某 500KV主变压器压力释放阀异常动作原因分析与改进

某 500KV主变压器压力释放阀异常动作原因分析与改进

余加银

中广核核电运营有限公司 广东深圳 518124

摘要 压力释放阀是防止变压器油箱超压的重要设备之一，当变压器内部发生严重故障时，油箱内部压力升高、压力释放阀动作泄压，从而保护变压器不受严重损坏。在变压器正常运行中，曾多次发生压力释放阀异常动作喷油事件，本文结合某500KV主变压器压力释放阀异常动作事件的处理过程，分析压力释放阀异常动作原因，提出改进措施。

关键词 变压器 压力释放阀 储油柜 油位 异常动作

0. 前言

电力变压器是电力系统的重要组成部分，随着对电网可靠性要求的不断提高，对电力变压器的可靠性要求也越来越高。为了防止变压器内部故障造成油箱超压，需在变压器中配置压力释放阀，当变压器内部发生严重故障时，油箱内部压力升高、压力释放阀动作泄压，从而保护变压器不受严重损坏。

压力释放阀由动作膜盘③和压紧弹簧⑦组织（结构如图1），当变压器油箱内部超压时，压力释放阀膜盘会在油压的作用下克服弹簧的压力向上移动，变压器油排出，同时机械指示杆⑧受膜盘的推动弹出，可直观地显示释放阀的动作情况，信号开关会随之动作发出报警信号^[1]。压力释放阀动作后可以快速开启泄压，将油箱内部压力降到正常值。

图1 208系列压力释放结构图

为了减少变压器油与空气中水分和氧气的接触、减缓油的老化、降低变压器油的含气量，大型变压器多采用密闭式储油柜。储油柜通过胶囊与空气连通，通过浮球式油位计进行油位指示。

图2 密闭式（胶囊）储油柜结构示意图

图3 浮球式油位计

图4 变压器油回路示意图

本文中分析的某500KV主变压器使用的是208型压力释放阀和胶囊式密闭储油柜，通过对该变压器压力释放阀异常动作事件处理过程的分析，找出压力释放阀异常动作原因，提出改进措施。

0. 设备故障描述

2016年5月29日12时39分，某电站主控出现GPA024AA（主变压器压力释放继电器动作）报警，现场检查发现主变压器C相靠近高压侧压力释放阀动作喷油，变压器区域地面产生约20 m²油迹，动作后压力释放阀机构正常回座。

就地读取主变压器油气在线装置参数，C相取样管线压力76.3Kpa（参考数据），同期B相为56.4Kpa，A相56.4Kpa；油气在线装置显示特征气体含量无异常，查询历史，无异常增长趋势。

检查主变压器C相变压器温度、振动、声音等数据无异常，检查C相瓦斯集气盒，没有气体聚集。

0. 原因查找及分析

针对此次主变压器在高温天气时段、满功率运行期间发生压力释放阀异常动作情况，分析其可能的原因如下。

2. 1. 变压器内部故障

若变压器内部故障，则绝缘油分解会产生大量气体使内部压力升高。此时，产生的气体会向上运动进入瓦斯继电器集气盒，造成轻瓦斯报警，严重时重瓦斯动作使变压器跳闸。另外，取油样分析结果中也会出现特征气体（如乙炔）异常的情况。

根据现场检查情况，主变C相瓦斯集气盒中没有气体、没有出现瓦斯继电器报警；压力释放阀动作后，化学人员对主变C相手动取样进行油色谱分析，油样数据中无C2H2气体，各烃类气体含量正常，油样结果正常，对该变压器进行多次取样分析均未见异常，因此可排除变压器内部故障的可能。取油样分析结果如下：

图5 油样数据

1. 2. 变压器呼吸不畅

若变压器呼吸管道堵塞或变压器油囊满油或油囊未张开，变压器油随温度升高膨胀时，由于储油柜油囊失去呼吸作用，导致内部憋压，最终造成压力释放阀动作。

根据故障前现场巡检结果，在上午和下午可以看到呼吸器的正常呼吸作用，而且在之前的巡检中，曾发现呼吸器油杯内油溢出的情况，因此，排除呼吸器管道堵塞、油囊失效的情况。

1. 3. 变压器储油柜油位过高

变压器压力释放阀动作后，就地读取油气在线装置参数，C相取样管线压力76.3Kpa（参考数据），同期B相为56.4Kpa，A相56.4Kpa，证明变压器内部压力真实升高，压力释放阀正确动作。

通过透明塑料管接至主变压器本体取油样阀处，利用U形连通管原理测量主变压器实际油位，测量结果显示，主变压器C相储油柜油位接近储油柜高度的4/5，储油柜可能处于满油状态。

拆除主变C相本体呼吸器后，检查发现上部连管内壁及硅胶中有变压器油存在，更换硅胶后，当环境温度再次上升时，主变C相油在线装置压力再次升高，呼吸器内部硅胶中再次进油，说明变压器油从顶部储油柜中渗出，沿呼吸器管壁流到呼吸器中。

调取C相油气在线装置取样管线压力数据，可以看出在C相绕组温度达到到最高后，C相油箱内部压力迅速增大，当绕组温度从最高值降低时，压力迅速降低；该现象说明在变压器绕组温度达到最高值时，胶囊已失去呼吸作用，储油柜处于满油状态。

图6 油压-绕组温度曲线

综上所述，本次压力释放阀异常动作的根本原因为储油柜油位过高，变压器油位升高体积膨胀时，储油柜满油，胶囊失去呼吸作用，变压器油箱憋压，压力释放阀动作泄压。

0. 故障处理

针对储油柜油位过高的问题，采取下列处理措施：

（1）主变压器带电运行时排出多余变压器油。为防止排油速度过快造成瓦斯继电器动作，现场在变压器本体取样阀处对变压器进行排油，排油量约400L，排油后变压器压力降低并与A/B相达到相同水平。持续2天进行跟踪，变压器油温变化时，本体压力未见明显改变，呼吸器呼吸情况正常，硅胶未见油迹；

（2）停机检修期间，对储油柜及油囊进行密封性试验，发现油囊与储油柜连接位置密封不严，造成储油柜满油时，变压器油渗入油囊进而沿呼吸器管道流入呼吸器中。

（3）检修规程中增加油位检查内容，现场加装临时油标，根据油位-温度曲线进行储油柜油位调整，避免油位计指示不准引起虚假油位。

0. 结论

根据反馈，某电站3号机主变压器A相在调试期间也曾发生过油位计传动杆齿轮锁紧螺母松动，造成油位计指示虚假油位、储油柜满油、运行时压力释放阀异常动作情况。因此，为避免该类事件的重发，建议在变压器检修过程和日常运行维护中做好以下工艺控制：

1. 变压器油位计安装过程中，重点检查油位计传动杆齿轮锁紧螺栓；安装前验证锁紧螺栓紧力，如发现锁紧螺栓松动时应及时处理或更换，并涂螺纹紧固胶加强固定^[3]；

2. 为避免仅通过油位指示计进行油枕实际油位判断存在误判断的可能，造成“假油位”现象，建议在变压器排油、注油过程中增加临时油标^[3]，并根据油位-温度曲线进行油位调整，避免储油柜油枕油位过高或过低；

3. 加强日常巡检跟踪，重点关注低功率、满功率时油位计指示，呼吸器能否正常呼吸，是否存在呼吸器油杯满油或硅胶有油的情况，及早发现如油位计指针卡、呼吸器堵塞、油枕满油等缺陷。

0. 结束语

变压器储油柜呼吸不畅、 “假油位”、 储油柜满油等均有可能引起压力释放阀在主变压器内部未发生放电缺陷时异常动作。通过对该500KV主变压器压力释放阀异常动作的分析，其经验和改进措施可为同类型变压器的运行维护提供参考^[3]。

参考文献

[1] 董宝骅 王长生. 大型电力变压器安装与检修. 北京：国家电力公司.

[2] 何宏明、王红斌、吴琼等；电力设备预防性试验规程.广州：中国南方电网有限责任公司，2011.

[3]王树强 艾文化等；大亚湾核电 2015年第四期.深圳：大亚湾核电运营管理有限责任公司，2015.