變壓器呼吸器堵塞導(dǎo)致輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作故障分析與預(yù)防

摘要：介紹了廣東電網(wǎng)陽江供電局發(fā)生的一起110 kV變電站主變因呼吸器堵塞導(dǎo)致輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作的故障，以及發(fā)生故障的整個(gè)過程，通過表象和理論進(jìn)行推斷分析，并預(yù)想可能發(fā)生的其他情況，最終提出有效的預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：呼吸器;堵塞;輕瓦斯

0? ? 引言

變壓器是變電站的核心設(shè)備，其安全穩(wěn)定運(yùn)行直接影響到電網(wǎng)供電的可靠性。變壓器呼吸器是油浸式變壓器的重要組成部分，其作用為吸附空氣中進(jìn)入油枕水分和雜質(zhì)，在變壓器運(yùn)行過程中至關(guān)重要。如果對(duì)呼吸器的日常維護(hù)和巡視不到位就有可能引起變壓器故障，對(duì)電站設(shè)備甚至電網(wǎng)造成不必要的損失和故障。本文對(duì)呼吸器堵塞引起的輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作故障進(jìn)行分析，并提出有效的預(yù)防措施。

1? ? 變電站及故障設(shè)備情況

110 kV東城站#3主變壓器型號(hào)為SZ11-40000/110，生產(chǎn)廠家為廣東電力設(shè)備廠，該主變于2010年12月投運(yùn)，上次維護(hù)時(shí)間為2018年1月17日，主變呼吸器硅膠上次更換日期為2019年1月16日。

2? ? 設(shè)備故障及檢查經(jīng)過

2019-12-04T05：39，110 kV東城站#3主變發(fā)輕瓦斯信號(hào)告警，隨后對(duì)該主變進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)檢查，檢查主變本體瓦斯繼電器確認(rèn)其內(nèi)部存有約1/4體積的氣體，滿足瓦斯繼電器輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作要求。油化試驗(yàn)班人員計(jì)劃從主變本體集氣盒處取氣進(jìn)行試驗(yàn)，但在擰開集氣盒下部排油閥門時(shí)發(fā)現(xiàn)油無法排出，進(jìn)而推測(cè)油枕內(nèi)部存在較高的負(fù)壓，將油吸住，導(dǎo)致油無法排出。隨后在檢查主變油枕呼吸器時(shí)，發(fā)現(xiàn)呼吸器中的硅膠有較嚴(yán)重的油跡，可以確定硅膠被油浸泡過，通氣玻璃管道中也有殘油痕跡，由此推斷油封杯中的油可能被吸至呼吸器中，硅膠被油浸泡，油干之后便凝結(jié)成塊，長期發(fā)展會(huì)堵塞呼吸器呼吸孔。隨后更換新的硅膠，將油封杯及呼吸玻璃管道松開，疏通呼吸孔的瞬間立即發(fā)出劇烈的“咝咝”的吸氣聲，以手試探可明顯感知到較強(qiáng)的吸力，由此判斷此呼吸器的氣道之前是完全堵死狀態(tài)，油箱中出現(xiàn)了較大空位，形成強(qiáng)烈的負(fù)壓，待吸氣結(jié)束后，集氣盒中的存油即可順利排出進(jìn)行取氣。

之后對(duì)變壓器進(jìn)行了油色譜試驗(yàn)、氣體試驗(yàn)、直流電阻測(cè)試及整組絕緣測(cè)試，其中油色譜及氣體試驗(yàn)結(jié)果均無異常，直流電阻測(cè)試及整組絕緣測(cè)試結(jié)果如表1、表2所示。

3? ? 故障原因分析

由試驗(yàn)結(jié)果可見變壓器繞組直流電阻、絕緣、油色譜試驗(yàn)均正常，繞組不存在短路或過熱故障，而氣體試驗(yàn)結(jié)果可證明氣體產(chǎn)生的原因?yàn)橛椭形龀龆沁^熱反應(yīng)生成。綜合各方面表象及試驗(yàn)結(jié)果后可基本確定此次主變輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作原因?yàn)椋褐髯冮L期運(yùn)行過程中，呼吸器油封杯中的油因油枕膠囊膨脹而產(chǎn)生的負(fù)壓被吸入至呼吸器中，浸濕了硅膠顆粒，一定時(shí)間后油跡變干導(dǎo)致顆粒凝結(jié)成塊，積聚在呼吸孔，長期發(fā)展將呼吸器呼吸孔堵塞，使得膠囊無法正常呼吸。同時(shí)故障發(fā)生的前幾天氣溫一直下降，故障發(fā)生當(dāng)日降差較大（從前一日19：00至當(dāng)日05：00氣溫下降約4 ℃），導(dǎo)致主變本體油體積收縮較大，而膠囊被堵塞不能正常呼吸，無法補(bǔ)償此部分體積，從而在主變本體油箱內(nèi)形成了較大的負(fù)壓，再加上氣溫降低引起油中氣體溶解度下降，最終引起油中氣體大量析出積聚，引起輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作。

4? ? 預(yù)防措施

此次事件的發(fā)生反映了呼吸器的設(shè)計(jì)缺陷可能會(huì)導(dǎo)致呼吸器堵塞，存在一定的安全隱患，會(huì)導(dǎo)致油枕膠囊無法正常呼吸，使主變油箱內(nèi)壓力異常變化，進(jìn)而引起主變故障。為防止呼吸器出現(xiàn)堵塞的情況，特提出整改措施及建議如下：

（1）運(yùn)行與檢修專業(yè)人員在巡視過程中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注呼吸器中硅膠是否存在被油浸潤的痕跡，若發(fā)現(xiàn)存在上述情況應(yīng)及時(shí)更換新的硅膠并清理呼吸器內(nèi)殘油，疏通呼吸通道。

（2）巡視過程中可用手輕拍呼吸器，使硅膠顆粒震動(dòng)，降低硅膠顆粒凝結(jié)的概率。

（3）檢修人員在呼吸器檢修過程中應(yīng)疏通油封杯安裝盤呼吸孔。

（4）檢修人員應(yīng)控制油封杯中的貯油量，不應(yīng)加得太滿，建議貯油量在油封杯最低油位線與中間油位線之間一半的位置，使油面沒過玻璃呼吸管道口即可。

（5）調(diào)整玻璃呼吸管道與油封杯長度。硅膠顆粒凝結(jié)的一個(gè)重要原因是油封杯中的油被吸入至呼吸器中浸潤了硅膠顆粒。為降低此情況發(fā)生的概率，可將玻璃呼吸管道長度加長一倍，同時(shí)調(diào)整油封杯長度使其底部與玻璃呼吸管道口的距離保持在1～1.5 cm（圖1），以保證當(dāng)油封杯中的油被吸入直至油面與呼吸管道口部脫離時(shí)，被吸入的油尚無法進(jìn)入呼吸器內(nèi)部，進(jìn)而提高對(duì)變壓器內(nèi)部負(fù)壓的抵抗能力，如圖1所示。

5? ? 結(jié)語

本次故障發(fā)生的主要原因是由于變壓器油體積變化，膠囊呼吸過程將呼吸器油封杯里的油吸進(jìn)呼吸器內(nèi)部，將呼吸器內(nèi)部的硅膠浸濕，久而久之，硅膠變硬，凝結(jié)成塊，將呼吸器的呼吸口堵塞，呼吸器無法正常工作，當(dāng)氣溫下降，變壓器油體積變小，油枕膠囊就會(huì)產(chǎn)生負(fù)壓，變壓器在負(fù)壓及低溫的狀態(tài)下，會(huì)使油中氣體溶解度下降，最終引起油中氣體大量析出積聚，觸發(fā)輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作。這是油枕膠囊產(chǎn)生負(fù)壓的后果，由此可以推斷，假設(shè)氣溫升高，變壓器油體積變大，如果呼吸器堵塞，將會(huì)在油枕膠囊內(nèi)部產(chǎn)生強(qiáng)烈的正壓力，當(dāng)壓力達(dá)到一定的程度，可能會(huì)從被堵塞呼吸器的呼吸口爆發(fā)出來，甚至可能將整個(gè)呼吸器炸裂。如果檢修人員恰好在更換硅膠或者剛好在巡視，很可能會(huì)因呼吸器炸裂而受傷。雖然目前類似的故障很少發(fā)生，但是大部分的變壓器呼吸器都可能存在這個(gè)安全隱患，所以改進(jìn)呼吸器的設(shè)計(jì)尤為重要。同時(shí)運(yùn)行檢修巡視或進(jìn)行相關(guān)工作時(shí)，要特別關(guān)注呼吸器內(nèi)部硅膠的狀況，看是否受變壓器油影響，如果有類似的狀況發(fā)生，應(yīng)立即采取必要的措施，防患于未然。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 張霽月，李超文，鄒剛.變壓器呼吸器運(yùn)行中的異常分析與維護(hù)[J].安徽電力，2011，28（4）：10-12.

收稿日期：2020-05-28

作者簡介：許根源（1992—），男，廣東陽江人，助理工程師，從事電力行業(yè)工作。