變壓器壓力釋放閥動作故障分析及處理

郭少飛，趙　靜，王　平

（1.國網(wǎng)河北省電力公司電力科學研究院，石家莊 050021；2.國網(wǎng)河北省電力公司培訓中心，石家莊 050000）

變壓器壓力釋放閥動作故障分析及處理

郭少飛1，趙靜2，王平1

（1.國網(wǎng)河北省電力公司電力科學研究院，石家莊 050021；2.國網(wǎng)河北省電力公司培訓中心，石家莊 050000）

針對開灤協(xié)鑫發(fā)電有限公司220 k V主變壓器壓力釋放閥動作導致機組跳閘的故障，分析故障情況，認為冷卻器控制方式選擇有誤是造成主變圧器壓力釋放閥異常動作的主要原因，介紹故障的消缺過程及方法，并提出防止此類故障再次發(fā)生的措施。

變壓器；壓力釋放閥；冷卻器

在變壓器內(nèi)部發(fā)生放電故障時，變壓器油分解產(chǎn)生大量氣體，油箱內(nèi)部壓力驟增。由于變壓器油具有不可壓縮性，因此如果不能及時釋放油箱內(nèi)部壓力，變壓器有可能爆裂甚至發(fā)生火災，壓力釋放閥的設(shè)計用來解決這個問題。當變壓器內(nèi)部壓力達到壓力釋放閥的開啟壓力時，其在2 ms內(nèi)動作泄油，以釋放變壓器油箱內(nèi)部的壓力［1］。以下對開灤協(xié)鑫發(fā)電有限公司4號主變壓器非電量保護“主變壓器本體壓力釋放跳閘”動作，導致4號機組跳閘的故障進行分析。

1　故障情況

開灤協(xié)鑫發(fā)電有限公司3號、4號機組屬于二期擴建工程，發(fā)電機組經(jīng)1臺370 MVA雙繞組三相主變壓器接入開灤唐家莊坑口熱電廠220 k V升壓站。4號主變壓器型號SFP-370000/220，容量為370 MVA，接線方式Y(jié)Nd11，額定電流882.7 A/10 681 A，空載損耗138.18 kW，空載電流0.05%，負載損耗721.02 k W，總損耗859.20 k W。壓力釋放閥型號為YSF6-55/130 KJ。

在AGC試驗過程中，4號主變壓器重載運行，油位、油溫均較高。2015年5月15日15：25，4號主變壓器非電量保護“主變本體壓力釋放跳閘”動作，壓力釋放閥動作噴油，噴油量約15 kg。

2　故障原因分析

壓力釋放閥動作時，4號主變壓器高壓側(cè)有功負載為223 MW，油溫表1和表2的讀數(shù)分別為62℃和63℃，觀察DCS畫面主變壓器運行溫度曲線，此時在64℃左右，本體油位表指示為8.2。通過對比主變壓器油平均溫度與油位關(guān)系曲線（圖1）可知，正常情況下，主變壓器油溫在62℃時，對應的油位約為7.6，此時4號主變壓器本體油位偏高。為了確定故障的深層原因，現(xiàn)場進行了進一步分析。

圖1　4號主變壓器油平均溫度與油位關(guān)系曲線

a.首先對4號主變壓器本體高、低壓側(cè)絕緣、繞組直流電阻和高低壓側(cè)介質(zhì)損耗進行測試，并與交接時試驗數(shù)據(jù)進行對比，結(jié)果為合格，無差異；然后對4號主變壓器本體取油樣送檢。檢測結(jié)果如表1所示。

表1　4號主變圧器絕緣油中溶解氣體的體積分數(shù) μL/L

從現(xiàn)場情況來看，雖然壓力釋放閥動作，但噴油量較少，同時瓦斯保護沒有動作，瓦斯集氣盒沒有氣體；對4號主變壓器進行高、低壓側(cè)直阻測試、絕緣測量和介質(zhì)損耗試驗，試驗結(jié)果均合格；由表1檢測結(jié)果可以看出，油中含有少量乙炔，含量為0.07μL/L，在正常范圍之內(nèi)，油色譜分析正常［2］；綜上所述，可以判定變壓器內(nèi)部沒有發(fā)生放電故障。

b.對變壓器油枕內(nèi)氣囊進行密封試驗檢查，壓力為0.02 MPa，試驗時間30 min，壓力幾乎無變化，由此也可以判斷氣囊不存在破損情況［3］。氣囊內(nèi)部存在少數(shù)油，初步判斷為變壓器真空注油時所遺留倒吸進氣囊，溢出呼吸器的油會越來越少，需要持續(xù)觀察。用塑料管加白布對變壓器氣囊進行擦拭清理油跡，最后封口前進行檢查對比。變壓器所有參與油循環(huán)的閥門全部在正常位置，呼吸系統(tǒng)也無異常。因此排除了油路循環(huán)不暢和呼吸系統(tǒng)不通暢的可能［4］。油枕金屬膨脹器滑道運動正常，排除了油枕方面的問題。

c.4號主變壓器有5組冷卻器，正常情況下其工作狀態(tài)為2組工作，2組輔助，1組備用。在變壓器正常運行時，轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇“近控”方式，需要遠方啟動時，則選擇“遠控”方式。通過“自動”或“手動”轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇冷卻器運行方式，在“自動”方式時，PLC根據(jù)變壓器負荷、油面溫度等情況自動投入輔助冷卻器；在“手動”方式時，冷卻器脫離PLC的控制。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)在4號主變壓器跳閘前，冷卻器的控制方式為“遠控”，無論5組冷卻器選擇何種運行方式，只能通過DCS來投退每組冷卻器運行，因此導致冷卻容量不足，油溫不斷升高，變壓器油膨脹，油位也不斷上升。當油枕膨脹節(jié)達到極限位置后，內(nèi)部油壓繼續(xù)上升，達到壓力釋放閥動作定值，導致主變壓器跳閘。

3　故障消缺過程及防范措施

3.1消缺過程

經(jīng)過電氣專業(yè)人員和廠家人員共同分析，認為此次故障是由于變壓器冷卻器控制方式選擇有誤，變壓器運行時冷卻器沒有正常投運，導致油溫上升，加之變壓器本體油位本來偏高，受熱膨脹后油壓上升，最終壓力釋放閥動作，造成4號主變壓器泄油，同時啟動“主變本體壓力釋放跳閘”保護動作，導致4號機組跳閘。

由于4號主變壓器本體油位偏高，現(xiàn)場根據(jù)實際油位對照主變壓器油平均溫度與油位關(guān)系曲線，粗略估計出需要放出主變壓器絕緣油的容量，先關(guān)閉主變壓器本體油箱與儲油柜之間的蝶閥，然后打開本體油箱底部的放油閥門，將多余的主變壓器絕緣油排入事先經(jīng)過清潔、干燥處理的容器內(nèi)，直到本體油箱上層油面低于升高座底部。為確保安全起見，現(xiàn)場決定更換新的壓力釋放閥。

3.2防范措施

a.在新閥安裝前進行檢定，要求檢定結(jié)果合格且動作值滿足要求。此外，對4號主變壓器呼吸器內(nèi)硅膠進行了更換。

b.設(shè)計院原設(shè)計“主變圧器本體壓力釋放跳閘”保護動作時發(fā)電機變壓器組跳閘，經(jīng)與設(shè)計院溝通，參考同類型電廠運行經(jīng)驗，將此保護動作跳閘發(fā)電機變壓器組改為保護動作發(fā)報警信號，壓力釋放閥投報警信號后不會影響主變壓器安全運行。

c.運行人員加強巡視。從此次故障來看，運行人員如果能夠提前發(fā)現(xiàn)冷卻器運行狀況異常，就可以及時排除故障。尤其在高溫高負載時，應增加一次特殊巡視，發(fā)現(xiàn)問題立即

匯報，并且及時采取措施。

4　結(jié)束語

2015年5月16日17：00，開灤協(xié)鑫發(fā)電有限公司4號主變壓器壓力釋放閥的更換工作完成，現(xiàn)場安全措施恢復，4號機組重新并網(wǎng)運行。壓力釋放閥在主變正常運行過程中起著非常重要的作用，當變壓器內(nèi)部有嚴重故障時，油產(chǎn)生大量氣體，由于變壓器本身為密閉的物體，可以避免由于油箱內(nèi)壓力急劇升高而導致變壓器油箱的變形破裂，是保障變壓器安全可靠運行的一種非電量保護裝置。但當主變壓器重載運行、油位過高時，均有可能引起壓力釋放閥在主變內(nèi)部并未發(fā)生放電故障時異常動作。以上所描述的故障便是由于運行人員沒有正確選擇冷卻器控制方式，而且在巡視過程中也沒有及時發(fā)現(xiàn)這一問題，導致冷卻容量不足，油溫不斷升高，加之本體油位過高而導致變壓器油膨脹，使壓力釋放閥動作出口跳閘。以上的研究和探討可為防止日后發(fā)生同類型變壓器壓力釋放閥缺陷提供技術(shù)和經(jīng)驗依據(jù)，具有一定的參考和實用價值。

［1］ JB/T 7069—2004，變壓器用壓力釋放閥試驗導則［S］.

［2］ GB/T 7252—2001，變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則［S］.

［3］ 周顯宏，周永明，陳桂芬，等.壓力釋放閥動作性能的試驗研究［J］.變壓器，2001，38（12）：38-39.

［4］ 姜益民.應用壓力釋放閥的幾個問題［J］.變壓器，2000，37（7）：40-42.

［5］ 電機工程手冊編輯委員會.電機工程手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1997.

本文責任編輯：齊勝濤

Accident Analysis and Treatment of Action of Transformer Pressure Relief Valve

Guo Shaofei1，Zhao Jing2，Wang Ping1
（1.State Grid Hebei Electric Power Research Institute，Shijiazhuang 050021，China；2.State Grid Hebei Electric Power Training Center，Shijiazhuang 050021，China）

The accident conditions that the generation unit trip due to 220 k V main transformer pressure release valve action in Kailuan GCL Power Generation Co.，Ltd.are analyzed.It is considered that the main cause of the main transformer pressure release valve abnormal action is due to the cooler control mode selection of the main transformer is incorrect，leading to insufficient cooling capacity，rising oil temperature，transformer oil expansion，eventually the pressure release valve action，and the unit trip.The eliminate defects and methods of the fault are introduced，and measures to prevent recurrence of such failures is proposed.

transformer；pressure relief valve；cooler

TM403.5

B

1001-9898（2016）02-0055-02

2015-09-14

郭少飛（1987-），男，助理工程師，主要從事繼電保護工作。