變壓器爐內(nèi)真空注油時(shí)壓力釋放閥動(dòng)作原因分析及防范措施

賀健　雷金　蔣超發(fā)　馬東明　彭慧

摘 要：對(duì)變壓器爐內(nèi)真空注油時(shí)壓力釋放閥動(dòng)作問題發(fā)生的原因進(jìn)行了分析、驗(yàn)證。確定了造成壓力釋放閥噴油動(dòng)作的根本原因并提出了具體防范措施。

關(guān)鍵詞：變壓器;真空注油;壓力釋放閥;原因;防范措施

1 前言

壓力釋放閥是變壓器的一種壓力保護(hù)裝置，用來保護(hù)油箱。當(dāng)變壓器內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)，油分解產(chǎn)生大量氣體。由于變壓器是密閉的物體，連通儲(chǔ)油柜的聯(lián)管直徑比較小，僅靠連通儲(chǔ)油柜的聯(lián)管不能有效迅速地降低壓力，造成油箱內(nèi)壓力急劇升高，這時(shí)壓力釋放閥在2ms內(nèi)迅速動(dòng)作，排出部分變壓器油，降低油箱內(nèi)的壓力，保護(hù)油箱不致變形或爆裂。待油箱內(nèi)的壓力降低后，壓力釋放閥自動(dòng)閉合，保持油箱的密封。

一般來說，壓力釋放閥為變壓器運(yùn)行階段的壓力保護(hù)裝置，變壓器未運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)壓力釋放閥動(dòng)作的情況比較少見。本文對(duì)變壓器在爐內(nèi)進(jìn)行真空注油時(shí)發(fā)生壓力釋放閥動(dòng)作故障的原因進(jìn)行了工藝分析及論證。

2 故障現(xiàn)象描述

某變壓器在爐內(nèi)真空注油結(jié)束出爐時(shí)發(fā)現(xiàn)油箱壁及烘爐平車上有散亂、飛濺狀油跡，且油跡只出現(xiàn)在變壓器壓力釋放閥側(cè)。對(duì)變壓器進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)：①壓力釋放閥頂桿頂出，導(dǎo)油口處有油積留;②變壓器儲(chǔ)油柜內(nèi)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

變壓器真空注油是指在真空環(huán)境下對(duì)干燥徹底的器身進(jìn)行注油，使其浸入油中，使絕緣件纖維孔內(nèi)浸滿變壓器油。真空注油可以有效地減少油中水分、氣體、雜質(zhì)的含量，降低變壓器油的老化速率，大大提高其使用壽命。本文所述變壓器爐內(nèi)真空注油，其簡(jiǎn)單示意圖如圖1所示。

該注油工藝中變壓器通過呼吸器與其所處環(huán)境的大氣相接觸，無論爐內(nèi)的真空度P0為何值，都不會(huì)影響壓力釋放閥所受的壓力。因此爐內(nèi)真空注油和常壓注油兩種方式下，變壓器壓力釋放閥動(dòng)作的機(jī)理是相同的。

3.2 壓力釋放閥問題

發(fā)生故障的變壓器壓力釋放閥頂桿已頂出，且導(dǎo)油口處有油跡說明壓力釋放閥已動(dòng)作。該變壓器選用的壓力釋放閥型號(hào)為50 T-D，要求開啟壓力值為70kPa±5kPa（注：文中壓力釋放閥開啟壓力即為壓強(qiáng)，為行業(yè)內(nèi)統(tǒng)一表示方式）。取下該變壓器壓力釋放閥進(jìn)行開啟壓力檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表1所示，顯然壓力釋放閥本身不存在質(zhì)量缺陷。

在變壓器呼吸系統(tǒng)通暢的情況下，其壓力釋放閥所受的靜壓力等于儲(chǔ)油柜的最高油位至壓力釋放閥處油位高度差產(chǎn)生的油壓。根據(jù)該變壓器的實(shí)際情況，儲(chǔ)油柜注滿油時(shí)油面至壓力釋放閥處的高度值為745mm，按照，計(jì)算可知壓力釋放閥所受的靜壓力約為6.3kPa，遠(yuǎn)小于壓力釋放閥的開啟壓力70kPa±5kPa。由上述分析可知，變壓器即使在注滿油的狀態(tài)下，在靜放過程中壓力釋放閥也不會(huì)動(dòng)作，該變壓器壓力釋放閥動(dòng)作是在對(duì)油箱進(jìn)行注油的過程中發(fā)生。

3.3 呼吸系統(tǒng)問題

故障變壓器儲(chǔ)油柜中油位符合注油油位要求，且該變壓器儲(chǔ)油柜與油箱連接使用內(nèi)嵌鋼絲PVC軟管和插拔式快速接頭，可有效觀察其呼吸管路的內(nèi)部情況，拆下箱蓋與儲(chǔ)油柜連接處接頭，用儲(chǔ)油柜連接，儲(chǔ)油柜內(nèi)的油可流暢的通過快速接頭流出，明顯不存在呼吸系統(tǒng)堵塞的問題。因此懷疑壓力釋放閥的動(dòng)作是油箱內(nèi)進(jìn)出油壓差ΔP大于壓力釋放閥開啟壓力造成的。據(jù)圖1所示，注油管路中的壓力為P1，當(dāng)變壓器油箱內(nèi)的油未達(dá)到油箱頂點(diǎn)時(shí)，油箱內(nèi)的油不存在進(jìn)出關(guān)系，變壓器油箱無壓力（箱蓋頂點(diǎn)到壓力釋放閥處油位高度差小，其油壓可忽略）。但當(dāng)油位達(dá)到變壓器油箱頂點(diǎn)時(shí)，整個(gè)油箱只能通過快速接頭處泄壓，可泄壓力值為P2，此時(shí)變壓器油的流動(dòng)可按圖2所示理論模型進(jìn)行簡(jiǎn)化。

由式（5）可知與及成正比，而局部阻力損失也與流速的平方成正比，影響變壓器真空注油時(shí)，箱體內(nèi)壓力的主要因素為注油流速及進(jìn)出口管徑。根據(jù)該變壓器的實(shí)際作業(yè)參數(shù)，確實(shí)存在注油流速大，且進(jìn)出油管管徑不匹配的情況（）。

3.4 常壓注油箱體內(nèi)壓力變化監(jiān)測(cè)

為切實(shí)了解該變壓器在注油過程中壓力釋放閥動(dòng)作時(shí)的實(shí)際情況，在壓力釋放閥處安裝了壓力檢測(cè)表后，進(jìn)行了常壓注油驗(yàn)證。驗(yàn)證時(shí)選用與真空注油時(shí)同型號(hào)的油泵，以確保常壓注油時(shí)流速的一致性（出油管管徑不變）。驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，在油箱內(nèi)油未注滿的情況下，未檢測(cè)到油箱內(nèi)有壓力，在箱蓋快速接頭處有油流出時(shí)，油箱內(nèi)檢測(cè)到的壓力（壓力釋放閥處）快速增漲（5s內(nèi)），直至壓力>70kPa時(shí)壓力釋放閥發(fā)生動(dòng)作。

4 工藝改進(jìn)驗(yàn)證

4.1 降低后期注油流速注油驗(yàn)證

根據(jù)儲(chǔ)油柜的注油油位，推算出變壓器油箱內(nèi)的注油量，設(shè)定注油程序，在變壓器油箱快注滿變壓器油前，降低注油流速。按照此注油流速控制方案對(duì)故障變壓器放油后進(jìn)行重新注油，變壓器真空注油出爐后未發(fā)現(xiàn)壓力釋放閥動(dòng)作。

4.2 增大出油口管徑驗(yàn)證

在該變壓器油管處連接一根加長(zhǎng)管路，并將管路末端懸掛在高于儲(chǔ)油柜的地方，保持管路通暢，對(duì)故障變壓器放油后進(jìn)行重新注油，變壓器真空注油出爐后未發(fā)現(xiàn)壓力釋放閥動(dòng)作。

5 結(jié)語

通過對(duì)該變壓器在爐內(nèi)真空注油時(shí)壓力釋放閥動(dòng)作的原因分析與論證，找到了影響注油時(shí)壓力釋放閥動(dòng)作的關(guān)鍵因素，并提出了行之有效的防范措施。

（1）在進(jìn)行變壓器設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮注油閥及與儲(chǔ)油柜連接出油閥管徑的匹配性，減少注油過程中油箱內(nèi)壓力的積壓，對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品不便進(jìn)行設(shè)計(jì)變更或新產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)遇到客觀因素實(shí)在無法保證進(jìn)出油管管徑匹配的情況時(shí)，可通過工藝管路來增大出油管路通徑。

（2）在進(jìn)行變壓器注油工藝設(shè)計(jì)時(shí)，可結(jié)合變壓器油箱和儲(chǔ)油柜的油量，采取不同階段不同注油流速的注油方式，適當(dāng)降低后期的注油速度，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡可能高效。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝毓城主編，保定天威保變電氣股份有限公司組編.-2版.電力變壓器手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.6.

[2]雷戰(zhàn)斐.一起換流變壓器壓力釋放閥動(dòng)作的原因分析及處理[J].寧夏電力，2018（02）.

[3]張俊，張曉婷.流體傳輸中流體阻力和水頭損失的計(jì)算[J].流體傳動(dòng)與控制，2011，7（04）.

作者簡(jiǎn)介：賀健（1988-），男，湖南株洲人，本科，助理工程師，主要從事變壓器工藝技術(shù)研究工作。