主变压器压力释放阀动作原因分析及处理

摘要：银盘水电站1号主变压器为三相双绕组强迫油循环风冷无载调压电力变压器，自2011年6月投入运行以来，各项运行参数指标正常。2015年4月3日18时4分1号主变压力释放阀2动作。该事件发生后运行及检修维护人员认真检查分析其原因，制定了详细的处理方案，经过排气和调整油枕油位使主变压器恢复正常运行，有效防止了不安全事故的发生。

关键词：变压器；压力释放装置；结构原理；动作原因；电力系统；电气设备 文献标识码：A

中图分类号：TM403 文章编号：1009-2374（2015）35-0076-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.35.037

1 事件概述

电力变压器是电力系统中重要的电气设备之一，其内部一旦发生电气放电故障，会产生电弧，电弧的高温能够分解变压器绝缘油而产生大量气体。这些气体将使油箱内部压力急剧增大，由于变压器绝缘油具有不可压缩性，因此如果在几毫秒之内不能及时释放这个巨大的内部压力，将可能使油箱破裂或酿成火灾事故，而变压器压力释放装置就能够有效的解决这一问题。然而，压力释放装置一旦动作，则应该立即分析其动作原因，进而做出及时有效的处理，防止异常现象发展为事故，减少对电网及设备造成的影响或损失。银盘水电站1号主变压器型号SFP10-340000/220，为三相双绕组强迫油循环风冷无载调压电力变压器，由特变电工衡阳变压器有限公司制造，在变压器上端对角线安装有两个同型号的压力释放装置，高压侧有两回出线，低压侧采用扩大单元接线。自2011年6月投入运行以来，各项运行参数及指标正常。2015年4月03日18时04分1号主变带有功负荷315MW，无功负荷15MW，监控报1号主变压力释放阀2动作，轻瓦斯保护报警动作，现场检查油面温度65℃，绕组温度95℃，油位计指示为6.7格，油箱顶部及油池内有绝缘油喷出，压力释放装置已复归，瓦斯继电器内无气体，主变压器运行声音平稳，呼吸器工作正常，红外成像检查未发现异常过热现象，后续取油样做色谱分析也未见异常。

2 原因分析

2.1 主变压器压力释放阀结构及动作原理

图1

压力释放阀实质上是一种弹顶阀，它以独特方法将驱动压力瞬间扩散。从图1断面图表明，该装置由1/2六角螺栓?通过安装法兰①固定到变压器上，用密封垫②密封。动作盘③有弹簧⑦弹顶并与顶部氰橡胶密封垫④和侧向接触式密封垫⑤形成密封。外罩⑥将弹簧⑦压缩并由6个螺丝?保持在压缩位置。

当变压器内部作用到顶部密封垫④区域内的压力超过弹簧⑦产生的开启压力时，压力释放阀即动作。一旦动作盘③从顶部密封垫④稍微向上移动，动作盘上的变压器内部压力马上扩展到侧面氰橡胶密封圈⑤直径内的整个面积上，作用力极大增强，使位于弹簧⑦闭合高度的动作盘突然打开。变压器内部压力迅速下降到正常值，弹簧⑦使动作盘③回到密封位置。

2.2 压力释放阀动作原因分析

2.2.1 1号主变压器发生内部绕组故障或近区短路引起绕组脉动，变压器绝缘油急剧膨胀，使油箱内部压力升高，导致压力释放阀动作开启。通过对1号主变取油样进行化验，得知油质合格以及1号主变运行各参数均正常，故排除1号主变由于内部绕组故障或近区短路而引起压力释放装置动作。

2.2.2 1号主变压器油位高，主变大负荷运行时油温上升较快，绝缘油膨胀导致内部压力增大，致使压力释放阀2动作。1号主变投产试运时因为油位高导致过一次压力释放阀动作事件，且这次事件发生时对照温度/油位曲线表，油位应在5.5～6格，但实际油位为7格左右。由此可见，这一原因的可能性较大。

2.2.3 1号主变油枕内有气体进入。1号主变去年检修时对油枕中的绝缘油做了更换，如果检修工艺不当或胶囊漏气，则有可能使得主变内部进入气体，此时当1号主变在高温大负荷运行时，油温升高导致绝缘油和气体膨胀，导致油箱内部压力升高，使压力释放阀2动作。这一原因导致该事件发生的概率较大。

2.2.4 1号主变压器压力释放阀2整定值偏小或弹簧老化等造成压紧力减小。投运以来1号主变压器经过多次高温大负荷的检验，且3次检修过程对压力释放装置检查均未发现异常。由此可见，这一原因导致压力释放装置动作的概率很小。

2.2.5 1号变压器运行温度过高导致绝缘油膨胀，若变压器内部膨胀空间不够则油箱内部压力升高，使压力释放阀动作开启。通过现场检查，1号主变两块油温表、一块绕组温度表显示温度均在正常范围内，且冷却器运行正常，故排除1号主变运行温度过高而引起压力释放阀动作。

2.2.6 1号主变呼吸器呼吸不畅导致主变大负荷运行时，因为绝缘油温度上升产生的膨胀压力无法及时排除。通过现场多次检查1号主变呼吸器运行正常，呼气畅通，故该项原因可以排除。

根据压力释放阀合格证可知：1号主变压力释放阀1动作整定值为58.6kPa，压力释放阀2动作整定值为55.2kPa。因此，本次事件中1号主变压器压力释放阀2先动作。动作后变压器内部压力已排除，压力释放阀2复归，故压力释放阀1未动作。

3 处理措施及效果

经过对以上信息的综合分析和判断，1号主变压器压力释放阀动作最可能的原因为：主变压器油枕内有空气未排出，受高温大负荷运行的影响，油枕内的油位抬高，压缩胶囊以及油枕内残留的空气形成压力源，将压力通过变压器油传递至压力释放阀弹簧，并最终导致压力释放阀动作。针对此项原因，制定了1号主变压器运行状态下油枕排气调整油位的处理措施。

3.1 处理前的准备工作

3.1.1 在1号主变压器油枕下方铺设彩条布，并将用于接油的油桶安放到位，做可靠固定，防止污染环境或引起火灾。

3.1.2 退出1、2号机组AGC运行方式，调整1号主变压器运行方式，将1号主变压器负荷升高，以此使得1号主变压器油温逐步升高。

3.1.3 监视1号主变压器运行油温上升至55℃，对油位计显示做好记录。

3.1.4 制作带压力表的打气筒联通管的封堵板。

3.1.5 在油枕排污阀管道阀门处装设透明油管，并在油管内注入2000mL备用的变压器绝缘油，防止空气通过排污阀开启时进入变压器油枕。

3.1.6 将透明油管提高至油枕高度，开启排污阀，检查透明油管内油位，并与油位计显示进行比较，并用透明油管内油位为排气工作提供参考。

3.2 主变压器油枕排气

3.2.1 申请退出1号主变压器重瓦斯保护动作跳闸压板。

3.2.2 拆卸1号主变压器呼吸器，并安装带打气筒联通管的封堵板。

3.2.3 缓慢开启1号主变压器油枕放气塞，检查是否有气体从放气塞排出。

3.2.4 确定有气体从放气塞排出后逐渐增加放气塞打开程度直至完全开启。

3.2.5 通过气筒向油枕胶囊充气，胶囊容积为5425L，气筒每次充气量为0.157L。充气过程中对气囊压力及放气塞排气、出油情况进行监视，若当油枕顶部放气塞有油冒出时关闭出油放气塞；当放气塞关闭后，立即恢复油枕呼吸器，登记当前油位计显示并做好记录，油枕排气工作结束，记录总充气量。若气囊压力达到3kPa而油枕放气塞仍未有油冒出，则停止充气，记录总充气量，按3.2.6执行。

3.2.6 若气囊压力达到3kPa而油枕放气塞仍未有油冒出，则通过关闭冷却器的形式提高1号主变压器油温，将油温逐步提升至65℃，若当油枕顶部放气塞有油冒出时关闭出油放气塞，当放气塞关闭后，立即恢复油枕呼吸器，登记当前油位计显示并做好记录，油枕排气工作结束。提高1号主变压器油温时控制变压器油温在75℃以下，当1号主变压器油温达到75℃时恢复冷却器运行，控制变压器油温。

3.3 主变压器油枕油位校验调整

3.3.1 排气工作结束后，检查透明油管油位变化情况，对比油温油位曲线，找出当前油温对应油位，计算排油量，油枕长度为4800mm，直径为1200mm，估算需要排油的体积，并通过透明油管校验实际油位。

3.3.2 排油至前油温对应油位，排油结束，关闭排污阀，拆卸透明油管，将油管内变压器油回收。

3.3.3 静置一段时间，检查1号主变压器运行平稳，各项参数均正常，投入重瓦斯保护动作跳闸压板。

经过以上处理，已将油枕空气排尽，用透明油管采用连通器的原理验证油枕真实油位，将油枕排油至油枕中心线偏上位置，共计排油620L，满足1号主变压器油温油位曲线要求。排油工作完成后，经过运行、点检及维护人员近1个月的严密观察和分析，1号主变压器油位、温度、声音、呼吸及各项电气参数均正常，已安全运行5个多月。

4 安全防范措施

一切事故皆可以避免，而实现这一目标就必须在日常工作中做好相应的安全防范措施。针对主变压器压力释放阀动作，分析有以下五条：（1）生产人员务必要认真做好高温大负荷期间的巡视工作，检查油位、气压、温度等参数是否正常，并结合负载一油位曲线、温度一油位曲线做好负载、油温、油位、气压参数的分析比对，及时掌握设备运行状况，发现问题立即汇报和处理；（2）巡视时应注意运行中主变声音是否为正常、均匀的“嗡嗡”声，无异常声响，检查主变本体呼吸器油杯是否有冒泡现象，呼吸是否畅通；（3）更换呼吸器硅胶的同时，还要对呼吸器油封进行换油和对呼吸器进行清洁处理；（4）严格遵守检修规程和主变压器说明书相关规定，提高检修人员的技术水平和检修工艺；（5）发现异常要及时分析处理，做好事故预想和反事故措施，并组织演练。

5 结语

主变压器作为水力发电厂内的重要电气设备，其运行、维护与检修工作必须做到认真仔细，合乎相关规范要求，唯有如此才能避免运行过程中发生异常或事故。本文通过生产实际，对主变压器压力释放阀的动作原因做了详细的分析，提供了主变在运行状态下油枕排气调整油位的处理方法，希望能够给相关人员提供有益的信息。

参考文献

[1] 特变电工衡阳变压器有限公司.特变电工1TB1A.710.20265电力变压器说明书[S].

[2] 北京市天菱电气设备有限公司.208系列压力释放阀说明书（编号：QT 4-208）[S].

作者简介：卢忠强（1986-），男，甘肃天水人，重庆大唐国际武隆水电开发有限公司助理工程师，研究方向：水电站运行维护。

（责任编辑：秦逊玉）