变压器呼吸器堵塞导致轻瓦斯保护动作故障分析与预防

摘要：介绍了广东电网阳江供电局发生的一起110 kV变电站主变因呼吸器堵塞导致轻瓦斯保护动作的故障，以及发生故障的整个过程，通过表象和理论进行推断分析，并预想可能发生的其他情况，最终提出有效的预防措施。

关键词：呼吸器;堵塞;轻瓦斯

0    引言

变压器是变电站的核心设备，其安全稳定运行直接影响到电网供电的可靠性。变压器呼吸器是油浸式变压器的重要组成部分，其作用为吸附空气中进入油枕水分和杂质，在变压器运行过程中至关重要。如果对呼吸器的日常维护和巡视不到位就有可能引起变压器故障，对电站设备甚至电网造成不必要的损失和故障。本文对呼吸器堵塞引起的轻瓦斯保护动作故障进行分析，并提出有效的预防措施。

1    变电站及故障设备情况

110 kV东城站#3主变压器型号为SZ11-40000/110，生产厂家为广东电力设备厂，该主变于2010年12月投运，上次维护时间为2018年1月17日，主变呼吸器硅胶上次更换日期为2019年1月16日。

2    设备故障及检查经过

2019-12-04T05：39，110 kV东城站#3主变发轻瓦斯信号告警，随后对该主变进行现场试验检查，检查主变本体瓦斯继电器确认其内部存有约1/4体积的气体，满足瓦斯继电器轻瓦斯保护动作要求。油化试验班人员计划从主变本体集气盒处取气进行试验，但在拧开集气盒下部排油阀门时发现油无法排出，进而推测油枕内部存在较高的负压，将油吸住，导致油无法排出。随后在检查主變油枕呼吸器时，发现呼吸器中的硅胶有较严重的油迹，可以确定硅胶被油浸泡过，通气玻璃管道中也有残油痕迹，由此推断油封杯中的油可能被吸至呼吸器中，硅胶被油浸泡，油干之后便凝结成块，长期发展会堵塞呼吸器呼吸孔。随后更换新的硅胶，将油封杯及呼吸玻璃管道松开，疏通呼吸孔的瞬间立即发出剧烈的“咝咝”的吸气声，以手试探可明显感知到较强的吸力，由此判断此呼吸器的气道之前是完全堵死状态，油箱中出现了较大空位，形成强烈的负压，待吸气结束后，集气盒中的存油即可顺利排出进行取气。

之后对变压器进行了油色谱试验、气体试验、直流电阻测试及整组绝缘测试，其中油色谱及气体试验结果均无异常，直流电阻测试及整组绝缘测试结果如表1、表2所示。

3    故障原因分析

由试验结果可见变压器绕组直流电阻、绝缘、油色谱试验均正常，绕组不存在短路或过热故障，而气体试验结果可证明气体产生的原因为油中析出而非过热反应生成。综合各方面表象及试验结果后可基本确定此次主变轻瓦斯保护动作原因为：主变长期运行过程中，呼吸器油封杯中的油因油枕胶囊膨胀而产生的负压被吸入至呼吸器中，浸湿了硅胶颗粒，一定时间后油迹变干导致颗粒凝结成块，积聚在呼吸孔，长期发展将呼吸器呼吸孔堵塞，使得胶囊无法正常呼吸。同时故障发生的前几天气温一直下降，故障发生当日降差较大（从前一日19：00至当日05：00气温下降约4 ℃），导致主变本体油体积收缩较大，而胶囊被堵塞不能正常呼吸，无法补偿此部分体积，从而在主变本体油箱内形成了较大的负压，再加上气温降低引起油中气体溶解度下降，最终引起油中气体大量析出积聚，引起轻瓦斯保护动作。

4    预防措施

此次事件的发生反映了呼吸器的设计缺陷可能会导致呼吸器堵塞，存在一定的安全隐患，会导致油枕胶囊无法正常呼吸，使主变油箱内压力异常变化，进而引起主变故障。为防止呼吸器出现堵塞的情况，特提出整改措施及建议如下：

（1）运行与检修专业人员在巡视过程中应重点关注呼吸器中硅胶是否存在被油浸润的痕迹，若发现存在上述情况应及时更换新的硅胶并清理呼吸器内残油，疏通呼吸通道。

（2）巡视过程中可用手轻拍呼吸器，使硅胶颗粒震动，降低硅胶颗粒凝结的概率。

（3）检修人员在呼吸器检修过程中应疏通油封杯安装盘呼吸孔。

（4）检修人员应控制油封杯中的贮油量，不应加得太满，建议贮油量在油封杯最低油位线与中间油位线之间一半的位置，使油面没过玻璃呼吸管道口即可。

（5）调整玻璃呼吸管道与油封杯长度。硅胶颗粒凝结的一个重要原因是油封杯中的油被吸入至呼吸器中浸润了硅胶颗粒。为降低此情况发生的概率，可将玻璃呼吸管道长度加长一倍，同时调整油封杯长度使其底部与玻璃呼吸管道口的距离保持在1～1.5 cm（图1），以保证当油封杯中的油被吸入直至油面与呼吸管道口部脱离时，被吸入的油尚无法进入呼吸器内部，进而提高对变压器内部负压的抵抗能力，如图1所示。

5    结语

本次故障发生的主要原因是由于变压器油体积变化，胶囊呼吸过程将呼吸器油封杯里的油吸进呼吸器内部，将呼吸器内部的硅胶浸湿，久而久之，硅胶变硬，凝结成块，将呼吸器的呼吸口堵塞，呼吸器无法正常工作，当气温下降，变压器油体积变小，油枕胶囊就会产生负压，变压器在负压及低温的状态下，会使油中气体溶解度下降，最终引起油中气体大量析出积聚，触发轻瓦斯保护动作。这是油枕胶囊产生负压的后果，由此可以推断，假设气温升高，变压器油体积变大，如果呼吸器堵塞，将会在油枕胶囊内部产生强烈的正压力，当压力达到一定的程度，可能会从被堵塞呼吸器的呼吸口爆发出来，甚至可能将整个呼吸器炸裂。如果检修人员恰好在更换硅胶或者刚好在巡视，很可能会因呼吸器炸裂而受伤。虽然目前类似的故障很少发生，但是大部分的变压器呼吸器都可能存在这个安全隐患，所以改进呼吸器的设计尤为重要。同时运行检修巡视或进行相关工作时，要特别关注呼吸器内部硅胶的状况，看是否受变压器油影响，如果有类似的状况发生，应立即采取必要的措施，防患于未然。

[参考文献]

[1] 张霁月，李超文，邹刚.变压器呼吸器运行中的异常分析与维护[J].安徽电力，2011，28（4）：10-12.

收稿日期：2020-05-28

作者简介：许根源（1992—），男，广东阳江人，助理工程师，从事电力行业工作。