一起220 kV主變壓力釋放閥異常動作原因分析

藍東亮

（中國大唐集團科學技術研究院有限公司華東電力試驗研究院，安徽 合肥 230088）

0 引 言

當變壓器內部發生故障時，內部壓力急劇增大，造成變壓器變形[1-3]，壓力釋放閥安裝在油浸式變壓器和有載分接開關上，當內部壓力增大時，及時動作保護油箱[4-6]。本文介紹了某發電廠一起220 kV主變壓力釋放閥異常動作的事件，該主變的油箱頂蓋長軸兩側各安裝一個壓力釋放閥。

1 壓力釋放閥簡介

壓力釋放閥結構剖面如圖1所示。

圖1 壓力釋放閥結構剖面圖

該壓力釋放閥的開啟壓力為55 kPa，關閉壓力29.5 kPa，密封壓力33 kPa，符合《變壓器用壓力釋放閥》JBT7065-2015的要求[7]。當壓力釋放閥密封墊的壓力大于55 kPa時，壓力釋放閥動作，動作盤從密封墊稍微向上移動，作用力急劇增大，導致位于彈簧閉合高度的動作盤突然打開，指示桿隨動作盤上升，報警開關閉合，向遠方報警，變壓器油噴出，釋放變壓器內部壓力至33 kPa，彈簧使動作盤回到密封位置。

2 故障情況

2017夏季溫度很高，某發電企業電力負荷壓力較大，220 kV主變重載運行。2017年7月24日19點05分運行人員發現3號機組跳閘，工作人員到繼電保護室檢查發變組保護柜，發現C柜內的3號主變壓力釋放閥保護動作指示燈點亮，趕往3號主變查看變壓器情況。

工作人員實地查看3號主變發現，壓力釋放閥油管下方鵝卵石上有噴出的油跡，壓力釋放閥周圍的油箱箱蓋上也有油跡，壓力釋放閥的紅色機械指示桿伸出，防雨罩外觀良好，壓力釋放閥的二次回路中間過渡接線盒密封良好，變壓器本體的瓦斯繼電器集氣盒內無氣體。調取3號機組故障錄波器信息發現，發電機定子和轉子的電壓波形和電流波形均正常，3號主變的四組冷卻器全投，油位為80%，油面溫度為75 ℃，跳閘后油溫降至46 ℃、油位降至58%，符合油溫-油位曲線、油溫-油位曲線如圖2所示。

圖2 油溫-油位曲線圖

工作人員取油樣做油色譜和油耐壓試驗，試驗數據均合格。進行3號主變的繞組絕緣電阻試驗、繞組吸收比試驗、繞組極化指數試驗、繞組直流電阻試驗及繞組電壓比試驗，試驗數據均合格。

儲油柜油枕示意圖，如圖3所示。檢查油枕發現，油位表和浮球及其聯動部分，不存在機械誤差。工作人員利用呼吸器往膠囊內充入氮氣，隨后油從儲油柜的排氣閥流出，儲油柜內油位未見明顯變化，說明呼吸器和膠囊未堵塞，膠囊能平鋪開。將壓力釋放閥從變壓器上拆卸并送檢，開啟動作壓力為30 kPa，遠小于標準值55 kPa。

圖3 變壓器油枕示意圖

3 故障分析

壓力釋放閥動作的可能原因包括以下幾種。（1）變壓器內部故障，油加速分解產生大量氣體。（2）呼吸系統堵塞，呼吸功能異常。（3）變壓器的油位為假油位。夏季變壓器運行溫度過高，儲油柜內油已滿，體積隨溫度變化的變壓器油無處膨脹，內部壓力過大。（4）壓力釋放閥的電氣回路老化或雨水進入裝置內造成絕緣不良，進而導致電氣回路短路。（5）壓力釋放閥壓力定值發生偏移，造成開啟壓力動作值偏低。

變壓器內部無放電時，壓力釋放閥的額定開啟壓力為：

其中，P裕度為 7 kPa，P開啟額定值為 55 kPa，ρ油取900 kg/m3，h為油枕油面距離壓力釋放閥閥膜的距離，g取 10 m/s2。

當變壓器內部壓力達到壓力釋放閥額定開啟壓力時，h需達到5.33 m，3號主變的油枕最高處與壓力釋放閥閥膜的距離為3 m，機組跳閘前后的油位均不超過80%。所以變壓器內部和壓力釋放閥本體無故障且油位未滿時，壓力釋放閥不可能動作。

繞組的絕緣電阻、吸收比及極化指數試驗數據正常，表明繞組的整體絕緣性能良好；繞組的直流電阻試驗數據和繞組的電壓比試驗數據正常，表明繞組未發生匝間短路；油色譜試驗數據和油耐壓試驗數據正常，表明變壓器油絕緣性能良好，且油內氣體含量未超標；結合跳閘后氣體繼電器內無氣體的現象，可排除變壓器內部故障產生大量氣體使壓力釋放閥異常動作。

壓力釋放閥動作前的較長時間內，該地區天氣晴朗，溫度較高，且壓力釋放閥的防雨罩外觀良好，二次回路中間過渡接線盒密封良好，因此可排除壓力釋放閥的電氣回路老化或雨水進入裝置造成壓力釋放閥誤動的可能性。

跳閘前油面溫度為75 ℃、油位為80%，跳閘后油溫降至46 ℃、油位降至58%。兩組油溫和油位的數據均能與油溫-油位曲線相對應，說明油位計和呼吸器均正常。儲油柜內油未滿，可排除溫度較高使變壓器油無處膨脹造成壓力釋放閥動作的可能性。

檢測壓力釋放閥的開啟動作壓力為30 kPa，遠小于標準值55 kPa，說明壓力釋放閥的開啟壓力值發生偏移。

綜上所述，本次壓力釋放閥異常動作是由于壓力釋放閥長期運行引起的開啟壓力值偏移，造成壓力釋放閥誤動，進而導致機組非停三天和數百萬元的經濟損失。更換已校驗合格的新壓力釋放閥，確保了機組安全運行。

4 結 論

這是一起典型的動作值偏移導致運行中壓力釋放閥動作的事件。通過更換校驗合格的新壓力釋放閥，確保了機組安全運行。分析整個事件的處理過程，獲得如下體會。

（1）運行單位要認真做好夏季高負荷期間變壓器設備的巡檢，檢查繞組溫度表、油位計及油面溫度表是否正常，是否符合油溫-油位曲線。若不符合油溫-油位曲線，立即查看油位，油位計需設置高油位報警。

（2）壓力釋放閥要定期送檢，確保壓力釋放閥的開啟壓力、關閉壓力及密封壓力符合《變壓器用壓力釋放閥》JB/T7065-2015的要求。建議至少每5年送檢一次[7-8]，若壓力釋放閥校驗不合格，須及時跟換。

（3）根據《電力變壓器運行規程》DL/T572-2010的規定，變壓器的壓力釋放閥觸點宜作用于信號，壓力釋放閥應配合速動壓力繼電器使用，以速動壓力保護投跳閘[9]。

（4）壓力釋放閥應做好防潮保護，巡檢時需關注壓力釋放閥的二次回路是否老化或受潮。若二次回路受潮，需及時做好密封防水工作。

（5）應利用停電檢修期，檢查確認呼吸系統是否正常呼吸。