主變壓器壓力釋放閥動作原因分析及處理

摘要：銀盤水電站1號主變壓器為三相雙繞組強迫油循環(huán)風冷無載調(diào)壓電力變壓器，自2011年6月投入運行以來，各項運行參數(shù)指標正常。2015年4月3日18時4分1號主變壓力釋放閥2動作。該事件發(fā)生后運行及檢修維護人員認真檢查分析其原因，制定了詳細的處理方案，經(jīng)過排氣和調(diào)整油枕油位使主變壓器恢復正常運行，有效防止了不安全事故的發(fā)生。

關鍵詞：變壓器；壓力釋放裝置；結(jié)構(gòu)原理；動作原因；電力系統(tǒng)；電氣設備 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM403 文章編號：1009-2374（2015）35-0076-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.35.037

1 事件概述

電力變壓器是電力系統(tǒng)中重要的電氣設備之一，其內(nèi)部一旦發(fā)生電氣放電故障，會產(chǎn)生電弧，電弧的高溫能夠分解變壓器絕緣油而產(chǎn)生大量氣體。這些氣體將使油箱內(nèi)部壓力急劇增大，由于變壓器絕緣油具有不可壓縮性，因此如果在幾毫秒之內(nèi)不能及時釋放這個巨大的內(nèi)部壓力，將可能使油箱破裂或釀成火災事故，而變壓器壓力釋放裝置就能夠有效的解決這一問題。然而，壓力釋放裝置一旦動作，則應該立即分析其動作原因，進而做出及時有效的處理，防止異?，F(xiàn)象發(fā)展為事故，減少對電網(wǎng)及設備造成的影響或損失。銀盤水電站1號主變壓器型號SFP10-340000/220，為三相雙繞組強迫油循環(huán)風冷無載調(diào)壓電力變壓器，由特變電工衡陽變壓器有限公司制造，在變壓器上端對角線安裝有兩個同型號的壓力釋放裝置，高壓側(cè)有兩回出線，低壓側(cè)采用擴大單元接線。自2011年6月投入運行以來，各項運行參數(shù)及指標正常。2015年4月03日18時04分1號主變帶有功負荷315MW，無功負荷15MW，監(jiān)控報1號主變壓力釋放閥2動作，輕瓦斯保護報警動作，現(xiàn)場檢查油面溫度65℃，繞組溫度95℃，油位計指示為6.7格，油箱頂部及油池內(nèi)有絕緣油噴出，壓力釋放裝置已復歸，瓦斯繼電器內(nèi)無氣體，主變壓器運行聲音平穩(wěn)，呼吸器工作正常，紅外成像檢查未發(fā)現(xiàn)異常過熱現(xiàn)象，后續(xù)取油樣做色譜分析也未見異常。

2 原因分析

2.1 主變壓器壓力釋放閥結(jié)構(gòu)及動作原理

圖1

壓力釋放閥實質(zhì)上是一種彈頂閥，它以獨特方法將驅(qū)動壓力瞬間擴散。從圖1斷面圖表明，該裝置由1/2六角螺栓?通過安裝法蘭①固定到變壓器上，用密封墊②密封。動作盤③有彈簧⑦彈頂并與頂部氰橡膠密封墊④和側(cè)向接觸式密封墊⑤形成密封。外罩⑥將彈簧⑦壓縮并由6個螺絲?保持在壓縮位置。

當變壓器內(nèi)部作用到頂部密封墊④區(qū)域內(nèi)的壓力超過彈簧⑦產(chǎn)生的開啟壓力時，壓力釋放閥即動作。一旦動作盤③從頂部密封墊④稍微向上移動，動作盤上的變壓器內(nèi)部壓力馬上擴展到側(cè)面氰橡膠密封圈⑤直徑內(nèi)的整個面積上，作用力極大增強，使位于彈簧⑦閉合高度的動作盤突然打開。變壓器內(nèi)部壓力迅速下降到正常值，彈簧⑦使動作盤③回到密封位置。

2.2 壓力釋放閥動作原因分析

2.2.1 1號主變壓器發(fā)生內(nèi)部繞組故障或近區(qū)短路引起繞組脈動，變壓器絕緣油急劇膨脹，使油箱內(nèi)部壓力升高，導致壓力釋放閥動作開啟。通過對1號主變?nèi)∮蜆舆M行化驗，得知油質(zhì)合格以及1號主變運行各參數(shù)均正常，故排除1號主變由于內(nèi)部繞組故障或近區(qū)短路而引起壓力釋放裝置動作。

2.2.2 1號主變壓器油位高，主變大負荷運行時油溫上升較快，絕緣油膨脹導致內(nèi)部壓力增大，致使壓力釋放閥2動作。1號主變投產(chǎn)試運時因為油位高導致過一次壓力釋放閥動作事件，且這次事件發(fā)生時對照溫度/油位曲線表，油位應在5.5～6格，但實際油位為7格左右。由此可見，這一原因的可能性較大。

2.2.3 1號主變油枕內(nèi)有氣體進入。1號主變?nèi)ツ隀z修時對油枕中的絕緣油做了更換，如果檢修工藝不當或膠囊漏氣，則有可能使得主變內(nèi)部進入氣體，此時當1號主變在高溫大負荷運行時，油溫升高導致絕緣油和氣體膨脹，導致油箱內(nèi)部壓力升高，使壓力釋放閥2動作。這一原因?qū)е略撌录l(fā)生的概率較大。

2.2.4 1號主變壓器壓力釋放閥2整定值偏小或彈簧老化等造成壓緊力減小。投運以來1號主變壓器經(jīng)過多次高溫大負荷的檢驗，且3次檢修過程對壓力釋放裝置檢查均未發(fā)現(xiàn)異常。由此可見，這一原因?qū)е聣毫︶尫叛b置動作的概率很小。

2.2.5 1號變壓器運行溫度過高導致絕緣油膨脹，若變壓器內(nèi)部膨脹空間不夠則油箱內(nèi)部壓力升高，使壓力釋放閥動作開啟。通過現(xiàn)場檢查，1號主變兩塊油溫表、一塊繞組溫度表顯示溫度均在正常范圍內(nèi)，且冷卻器運行正常，故排除1號主變運行溫度過高而引起壓力釋放閥動作。

2.2.6 1號主變呼吸器呼吸不暢導致主變大負荷運行時，因為絕緣油溫度上升產(chǎn)生的膨脹壓力無法及時排除。通過現(xiàn)場多次檢查1號主變呼吸器運行正常，呼氣暢通，故該項原因可以排除。

根據(jù)壓力釋放閥合格證可知：1號主變壓力釋放閥1動作整定值為58.6kPa，壓力釋放閥2動作整定值為55.2kPa。因此，本次事件中1號主變壓器壓力釋放閥2先動作。動作后變壓器內(nèi)部壓力已排除，壓力釋放閥2復歸，故壓力釋放閥1未動作。

3 處理措施及效果

經(jīng)過對以上信息的綜合分析和判斷，1號主變壓器壓力釋放閥動作最可能的原因為：主變壓器油枕內(nèi)有空氣未排出，受高溫大負荷運行的影響，油枕內(nèi)的油位抬高，壓縮膠囊以及油枕內(nèi)殘留的空氣形成壓力源，將壓力通過變壓器油傳遞至壓力釋放閥彈簧，并最終導致壓力釋放閥動作。針對此項原因，制定了1號主變壓器運行狀態(tài)下油枕排氣調(diào)整油位的處理措施。

3.1 處理前的準備工作

3.1.1 在1號主變壓器油枕下方鋪設彩條布，并將用于接油的油桶安放到位，做可靠固定，防止污染環(huán)境或引起火災。

3.1.2 退出1、2號機組AGC運行方式，調(diào)整1號主變壓器運行方式，將1號主變壓器負荷升高，以此使得1號主變壓器油溫逐步升高。

3.1.3 監(jiān)視1號主變壓器運行油溫上升至55℃，對油位計顯示做好記錄。

3.1.4 制作帶壓力表的打氣筒聯(lián)通管的封堵板。

3.1.5 在油枕排污閥管道閥門處裝設透明油管，并在油管內(nèi)注入2000mL備用的變壓器絕緣油，防止空氣通過排污閥開啟時進入變壓器油枕。

3.1.6 將透明油管提高至油枕高度，開啟排污閥，檢查透明油管內(nèi)油位，并與油位計顯示進行比較，并用透明油管內(nèi)油位為排氣工作提供參考。

3.2 主變壓器油枕排氣

3.2.1 申請退出1號主變壓器重瓦斯保護動作跳閘壓板。

3.2.2 拆卸1號主變壓器呼吸器，并安裝帶打氣筒聯(lián)通管的封堵板。

3.2.3 緩慢開啟1號主變壓器油枕放氣塞，檢查是否有氣體從放氣塞排出。

3.2.4 確定有氣體從放氣塞排出后逐漸增加放氣塞打開程度直至完全開啟。

3.2.5 通過氣筒向油枕膠囊充氣，膠囊容積為5425L，氣筒每次充氣量為0.157L。充氣過程中對氣囊壓力及放氣塞排氣、出油情況進行監(jiān)視，若當油枕頂部放氣塞有油冒出時關閉出油放氣塞；當放氣塞關閉后，立即恢復油枕呼吸器，登記當前油位計顯示并做好記錄，油枕排氣工作結(jié)束，記錄總充氣量。若氣囊壓力達到3kPa而油枕放氣塞仍未有油冒出，則停止充氣，記錄總充氣量，按3.2.6執(zhí)行。

3.2.6 若氣囊壓力達到3kPa而油枕放氣塞仍未有油冒出，則通過關閉冷卻器的形式提高1號主變壓器油溫，將油溫逐步提升至65℃，若當油枕頂部放氣塞有油冒出時關閉出油放氣塞，當放氣塞關閉后，立即恢復油枕呼吸器，登記當前油位計顯示并做好記錄，油枕排氣工作結(jié)束。提高1號主變壓器油溫時控制變壓器油溫在75℃以下，當1號主變壓器油溫達到75℃時恢復冷卻器運行，控制變壓器油溫。

3.3 主變壓器油枕油位校驗調(diào)整

3.3.1 排氣工作結(jié)束后，檢查透明油管油位變化情況，對比油溫油位曲線，找出當前油溫對應油位，計算排油量，油枕長度為4800mm，直徑為1200mm，估算需要排油的體積，并通過透明油管校驗實際油位。

3.3.2 排油至前油溫對應油位，排油結(jié)束，關閉排污閥，拆卸透明油管，將油管內(nèi)變壓器油回收。

3.3.3 靜置一段時間，檢查1號主變壓器運行平穩(wěn)，各項參數(shù)均正常，投入重瓦斯保護動作跳閘壓板。

經(jīng)過以上處理，已將油枕空氣排盡，用透明油管采用連通器的原理驗證油枕真實油位，將油枕排油至油枕中心線偏上位置，共計排油620L，滿足1號主變壓器油溫油位曲線要求。排油工作完成后，經(jīng)過運行、點檢及維護人員近1個月的嚴密觀察和分析，1號主變壓器油位、溫度、聲音、呼吸及各項電氣參數(shù)均正常，已安全運行5個多月。

4 安全防范措施

一切事故皆可以避免，而實現(xiàn)這一目標就必須在日常工作中做好相應的安全防范措施。針對主變壓器壓力釋放閥動作，分析有以下五條：（1）生產(chǎn)人員務必要認真做好高溫大負荷期間的巡視工作，檢查油位、氣壓、溫度等參數(shù)是否正常，并結(jié)合負載一油位曲線、溫度一油位曲線做好負載、油溫、油位、氣壓參數(shù)的分析比對，及時掌握設備運行狀況，發(fā)現(xiàn)問題立即匯報和處理；（2）巡視時應注意運行中主變聲音是否為正常、均勻的“嗡嗡”聲，無異常聲響，檢查主變本體呼吸器油杯是否有冒泡現(xiàn)象，呼吸是否暢通；（3）更換呼吸器硅膠的同時，還要對呼吸器油封進行換油和對呼吸器進行清潔處理；（4）嚴格遵守檢修規(guī)程和主變壓器說明書相關規(guī)定，提高檢修人員的技術水平和檢修工藝；（5）發(fā)現(xiàn)異常要及時分析處理，做好事故預想和反事故措施，并組織演練。

5 結(jié)語

主變壓器作為水力發(fā)電廠內(nèi)的重要電氣設備，其運行、維護與檢修工作必須做到認真仔細，合乎相關規(guī)范要求，唯有如此才能避免運行過程中發(fā)生異常或事故。本文通過生產(chǎn)實際，對主變壓器壓力釋放閥的動作原因做了詳細的分析，提供了主變在運行狀態(tài)下油枕排氣調(diào)整油位的處理方法，希望能夠給相關人員提供有益的信息。

參考文獻

[1] 特變電工衡陽變壓器有限公司.特變電工1TB1A.710.20265電力變壓器說明書[S].

[2] 北京市天菱電氣設備有限公司.208系列壓力釋放閥說明書（編號：QT 4-208）[S].

作者簡介：盧忠強（1986-），男，甘肅天水人，重慶大唐國際武隆水電開發(fā)有限公司助理工程師，研究方向：水電站運行維護。

（責任編輯：秦遜玉）