变压器炉内真空注油时压力释放阀动作原因分析及防范措施

贺健　雷金　蒋超发　马东明　彭慧

摘 要：对变压器炉内真空注油时压力释放阀动作问题发生的原因进行了分析、验证。确定了造成压力释放阀喷油动作的根本原因并提出了具体防范措施。

关键词：变压器;真空注油;压力释放阀;原因;防范措施

1 前言

压力释放阀是变压器的一种压力保护装置，用来保护油箱。当变压器内部出现故障时，油分解产生大量气体。由于变压器是密闭的物体，连通储油柜的联管直径比较小，仅靠连通储油柜的联管不能有效迅速地降低压力，造成油箱内压力急剧升高，这时压力释放阀在2ms内迅速动作，排出部分变压器油，降低油箱内的压力，保护油箱不致变形或爆裂。待油箱内的压力降低后，压力释放阀自动闭合，保持油箱的密封。

一般来说，压力释放阀为变压器运行阶段的压力保护装置，变压器未运行时出现压力释放阀动作的情况比较少见。本文对变压器在炉内进行真空注油时发生压力释放阀动作故障的原因进行了工艺分析及论证。

2 故障现象描述

某变压器在炉内真空注油结束出炉时发现油箱壁及烘炉平车上有散乱、飞溅状油迹，且油迹只出现在变压器压力释放阀侧。对变压器进行检查发现：①压力释放阀顶杆顶出，导油口处有油积留;②变压器储油柜内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

变压器真空注油是指在真空环境下对干燥彻底的器身进行注油，使其浸入油中，使绝缘件纤维孔内浸满变压器油。真空注油可以有效地减少油中水分、气体、杂质的含量，降低变压器油的老化速率，大大提高其使用寿命。本文所述变压器炉内真空注油，其简单示意图如图1所示。

该注油工艺中变压器通过呼吸器与其所处环境的大气相接触，无论炉内的真空度P0为何值，都不会影响压力释放阀所受的压力。因此炉内真空注油和常压注油两种方式下，变压器压力释放阀动作的机理是相同的。

3.2 压力释放阀问题

发生故障的变压器压力释放阀顶杆已顶出，且导油口处有油迹说明压力释放阀已动作。该变压器选用的压力释放阀型号为50 T-D，要求开启压力值为70kPa±5kPa（注：文中压力释放阀开启压力即为压强，为行业内统一表示方式）。取下该变压器压力释放阀进行开启压力检测，检测结果如表1所示，显然压力释放阀本身不存在质量缺陷。

在变压器呼吸系统通畅的情况下，其压力释放阀所受的静压力等于储油柜的最高油位至压力释放阀处油位高度差产生的油压。根据该变压器的实际情况，储油柜注满油时油面至压力释放阀处的高度值为745mm，按照，计算可知压力释放阀所受的静压力约为6.3kPa，远小于压力释放阀的开启压力70kPa±5kPa。由上述分析可知，变压器即使在注满油的状态下，在静放过程中压力释放阀也不会动作，该变压器压力释放阀动作是在对油箱进行注油的过程中发生。

3.3 呼吸系统问题

故障变压器储油柜中油位符合注油油位要求，且该变压器储油柜与油箱连接使用内嵌钢丝PVC软管和插拔式快速接头，可有效观察其呼吸管路的内部情况，拆下箱盖与储油柜连接处接头，用储油柜连接，储油柜内的油可流畅的通过快速接头流出，明显不存在呼吸系统堵塞的问题。因此怀疑压力释放阀的动作是油箱内进出油压差ΔP大于压力释放阀开启压力造成的。据图1所示，注油管路中的压力为P1，当变压器油箱内的油未达到油箱顶点时，油箱内的油不存在进出关系，变压器油箱无压力（箱盖顶点到压力释放阀处油位高度差小，其油压可忽略）。但当油位达到变压器油箱顶点时，整个油箱只能通过快速接头处泄压，可泄压力值为P2，此时变压器油的流动可按图2所示理论模型进行简化。

由式（5）可知与及成正比，而局部阻力损失也与流速的平方成正比，影响变压器真空注油时，箱体内压力的主要因素为注油流速及进出口管径。根据该变压器的实际作业参数，确实存在注油流速大，且进出油管管径不匹配的情况（）。

3.4 常压注油箱体内压力变化监测

为切实了解该变压器在注油过程中压力释放阀动作时的实际情况，在压力释放阀处安装了压力检测表后，进行了常压注油验证。验证时选用与真空注油时同型号的油泵，以确保常压注油时流速的一致性（出油管管径不变）。验证发现，在油箱内油未注满的情况下，未检测到油箱内有压力，在箱盖快速接头处有油流出时，油箱内檢测到的压力（压力释放阀处）快速增涨（5s内），直至压力>70kPa时压力释放阀发生动作。

4 工艺改进验证

4.1 降低后期注油流速注油验证

根据储油柜的注油油位，推算出变压器油箱内的注油量，设定注油程序，在变压器油箱快注满变压器油前，降低注油流速。按照此注油流速控制方案对故障变压器放油后进行重新注油，变压器真空注油出炉后未发现压力释放阀动作。

4.2 增大出油口管径验证

在该变压器油管处连接一根加长管路，并将管路末端悬挂在高于储油柜的地方，保持管路通畅，对故障变压器放油后进行重新注油，变压器真空注油出炉后未发现压力释放阀动作。

5 结语

通过对该变压器在炉内真空注油时压力释放阀动作的原因分析与论证，找到了影响注油时压力释放阀动作的关键因素，并提出了行之有效的防范措施。

（1）在进行变压器设计时，应充分考虑注油阀及与储油柜连接出油阀管径的匹配性，减少注油过程中油箱内压力的积压，对现有产品不便进行设计变更或新产品设计时遇到客观因素实在无法保证进出油管管径匹配的情况时，可通过工艺管路来增大出油管路通径。

（2）在进行变压器注油工艺设计时，可结合变压器油箱和储油柜的油量，采取不同阶段不同注油流速的注油方式，适当降低后期的注油速度，在保证产品质量的前提下，尽可能高效。

参考文献：

[1]谢毓城主编，保定天威保变电气股份有限公司组编.-2版.电力变压器手册[M].北京：机械工业出版社，2014.6.

[2]雷战斐.一起换流变压器压力释放阀动作的原因分析及处理[J].宁夏电力，2018（02）.

[3]张俊，张晓婷.流体传输中流体阻力和水头损失的计算[J].流体传动与控制，2011，7（04）.

作者简介：贺健（1988-），男，湖南株洲人，本科，助理工程师，主要从事变压器工艺技术研究工作。