電力變壓器運行負壓產生原因及危害

陳云鶴

摘 要 隨著我國經濟水平的迅速提高，我國對于電力醫院的需求也不斷增加，電力變壓器作為電廠的重要設備，對于整個電廠的安全運行有著重要意義。但是在變壓器運行的過程中，常常會出現運行負壓的問題，本文提出了消除負壓的措施及建議，以期為變壓器的正常運行提供相關的參考，推動我國電廠的進一步發展。

關鍵詞 電力變壓器 運行負壓 產生原因

中圖分類號：TM41 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）02-0059-02

1 前言

變壓器的密封裝置無法起到應有的作用，空氣和水會進入變壓器，從而引起繼電器發生報警現象，進而觸發開關裝置，在嚴重時會發生絕緣破壞事故。所以制造企業和用戶都會認為負壓的產生是由于變壓器存在一定的設計問題。并且在制造和技術改造方面并沒有考慮到從根本上解決壓力的措施，由于電纜管網的內部沒有進行有效的密封，油箱呼吸道堵塞。當強油循環油管進入空氣或者水分，就可能由于壓力大，發生一定的運行事故，這對變壓器的安全運行造成了極大的威脅，所以工作人員需要進一步分析和研究這種現象，從根本上解決這個問題。

2 負壓問題產生的原因

2.1 變壓器呼吸系統未閉合

當變壓器的呼吸系統堵塞時，變壓器內部的溫度就會升高，內部壓力也會增大，當壓力超過一定范圍時，就會導致油注入壓力閥。在釋放壓力的過程中，輕質瓦斯氣體會出現的一定的保護動作，如果是運用雙球組成的繼電器還會發生重瓦保護動作。當變壓器的油溫度下降，內部壓力降低，和外部大氣對比，高于油位的部位就可能會出現負壓問題，甚至導致外部水和空氣進入變壓器，其結果無法想象。另外，過度的壓力會損傷和失效密封部件。在一定的壓力差異下，呼吸系統的地方也會發生突然的導通現象，并且會伴隨著輕質氣體的保護作用[1]。

2.2 強油循環冷卻回路設計不合理

目前變壓器的設計考慮到油泵軸承的油路和磨損壽命等，一般情況下，繞組內油速和油泵出口油速需要控制在一定范圍內，油泵規定的旋轉速度也不能大于一定范圍，管道阻力特性曲線和變壓器油泵運行特性曲線。一般情況下，冷卻器油路總壓力損失按循環油路的結構和變壓器的電阻特性計算，冷卻器管道接近變壓器主機，油泵的壓力損失可忽略，如果壓力較低，負壓的可能小于下位結構，負壓的可能性也較小。

雖然在油浸式電力變壓器技術參數及要求等標準中并且沒有明確規定線路無負電壓，然而，目前幾乎所有的制造商都沒有在設計中滿足這一要求。一旦旁路環以及多回路結構的老式潛水油泵堵塞，旁路軌道上就會在泵后部產生負壓區。普通下過濾器濾網堵塞，也會導致整個電機殼體產生負壓區，如制造過程中油泵殼體深孔有鉆孔，或深孔與下端的孔沒有完全對齊，當油箱油位低于一定的油位時，或油泵電源電壓異常，流量超過設定值時，也會出現包括冷卻器和管道在內的負壓油泵進油，或者管道設計不合理，可能會產生較大的渦流和負壓，因此在設計時應考慮這一因素。

2.3 套管自身負壓

在殼體制造過程中，如果真空在常溫下破裂，密封后會出現低溫和負壓現象。密封失效后，外部負壓氣體和濕氣進入殼體，引起受潮問題。此外，在操作和維護期間采集的油樣過多也可能導致負壓。因此，套管爆破問題頻繁發生。此外，在極低溫地區，如內蒙古和黑龍江北部冬季，夜間氣溫非常低。如果殼體未經特殊處理，變壓器輕載或停運，則殼體會因油冷收縮而產生負壓，如果負壓過高，則檢查殼體密封系統。因此，外殼在設計和制造時應無壓力。由于油紙電箱內充入的絕緣油是熱的，絕緣油會溶解氣體，使內部壓力比初灌時降低，根據當時油溫的不同，干燥的空氣或空氣被灌入氣體的上腔。自然注入的氣體逐漸溶解在絕緣油中，大約一年后達到穩定狀態，因此，應考慮上述時間和溫度因素引起的下降。

2.4 穿纜套管的負擔

變壓器的正常工作油位置一般低于高壓管網頭，導向棒或電纜管網內絕緣油和變壓器的連接部位存在工作壓力現象，特別是在真空加油和油箱一起注入時，由于在管內注入油，這種現象越來越嚴重。一坦克油箱和高壓油箱的油量差距越大，浮壓現象就越嚴重，特別是500 kV和以上套管裝置中，這種情況更為明顯。

2.5 其他條件下的負壓問題

2.5.1 要打開的閥門沒有打開

油箱和油箱之間的蝶閥或閥門一般應該處于關閉狀態，但是安裝時，吸濕器下端密封墊未清除時，可能會導致變壓器閥門失靈，上述閥門錯誤關閉導致呼吸道受阻，氣溫下降時，變壓器主機的流量減少，無法及時補充油氣，如果夜間出現大雨，就會導致變壓器的油溫急劇下降，由于閥門關閉，氣體繼電器形成了負壓區，從而導致溶解在油中的氣體慢慢擴散在繼電器中，從而導致繼電器出現一定的保護動作。

2.5.2 冷卻裝置的入口閥關閉

冷卻器入口閥關閉，當油泵開啟時，油泵入口部分產生極強壓力，密封泄漏導致氣體繼電器頻繁動作。例如，變壓器修理后，燃氣繼電器運行期間會突然進行動作，但色譜圖分析正常，檢查結果顯示冷卻器進口閥堵塞，潛水泵向變壓器噴射空氣，使氣體繼電器頻繁動作據悉，當油泵打開時，油不會進入，這樣對散熱器有很強的壓力，散熱器會收縮，散熱器的油會在短時間內放置在車身上，隨著體內流量的增加，油會受高速油流影響，通過氣體繼電器和管道迅速流向油箱，由于煤氣繼電器的中氣體作用而引起開關事故?；蛘咭话銇碚f500kV變壓器是通電的，當油泵打開后，出現了保護動作，從而造成了開關的觸發，原因就是因為變壓器散熱器的油蝴蝶閥關閉錯誤，下部油蝴蝶閥正常開啟位置，當油泵通電開啟時，散熱器的油迅速進入車身，產生氣體繼電器的動態油流保護動作。

2.5.3 片式散熱器強油循環方式的油泵開啟時

由于偏轉散熱器的散熱片是彈性體，所以會在正壓下體積收縮或膨脹。此外，驅動裝置停止，不流動的油對瞬時流動的阻力最大。當偏轉散熱器強油循環模式油泵打開時，流動阻力大，短期內無法補充油，導致散熱器內有負荷，同時散熱器內的油從機體排出時，主機油量會立即增加。如果問題嚴重，可使用氣體繼電器的油流動作開關。一般配置多臺油泵，以適應偏置散熱器的強油循環方式，如同開機時，由于油量大，散熱器在短時間內會產生較大的負荷，即油泵的出油口大于散熱器的出油口，多余的油排入主機，通過氣體繼電器和管路迅速流向油箱，油量大轉速沿氣體繼電器方向流動，當偏壓過高時，當油速超過氣體繼電器中氣體的作用策略時，如500kV和220kV變壓器調試時，會發生切換事故。兩臺機組啟動后，將產生驅動氣體繼電器油流的油泵開關。

3 出現運行負壓的結果

3.1 變壓器因呼吸系統發生跳閘問題

比如變壓器在正常情況下，突然發生跳閘問題，并且突然對氣體啟動保護動作，經過檢查分析，對系統無影響，并且發現是由于氣道堵塞引起的，導致爐內產生油流沖擊，引起氣體保護動作和氣體繼電器的保護動作。

3.2 冷卻回路負壓進水

目前，強油冷卻回路中的連續壓力問題最為嚴重，在設計和制造過程中不理解設計規范和用戶識別錯誤，界面不使用焊縫作為密封面。運行中，由于振動或外力，安裝過程中的殘余應力或基礎沉降等，導致泄漏或運行老化問題。如果不起作用，空氣從泄露的部分進入保護氣體，頻繁報警會使絕緣子受潮進入水中，氣體進入繞組或其他區域時會發生局部放電，這將導致絕緣性能惡化，并導致絕緣的間隙。

3.3 低溫油樣品或管道頻繁取樣后的負壓

當維持蓄電殼體內部的套管末端密封失效時，就在采樣過程中會有濕氣或外部空氣進入，進水后套管的絕緣性能下降，空氣進入還會導致放電和絕緣，這兩種情況都會導致爆炸事故，造成絕緣電阻明顯下降。根據物理檢測結果顯示，石油儲罐彈簧和支承板出現生銹問題，電氣容器的鐵芯棒表面，從下面的零點到外殼的金屬接地部分，有掉落的痕跡。下端的第一個和第二個顯示中可以找到泄露點和放電點。

4 消除變壓器工作負荷的措施

4.1設計與制造

4.1.1 合理選擇油泵頭

確定變壓器在油泵內部結構時，應該在溫度上升條件下合理選擇冷卻電路的油流量和油泵頭，以降低油流速度，增加油流，增加油泵的量定有利于降低值。

4.1.2 提高油箱高度

工作人員應最大限度地增加油箱的安裝位置，并且適當減少冷卻電路交叉點的負壓值，如果油箱的最低油位高于穿孔電纜插口，可避免流入水濕式絕緣破裂事故，并保持較高的油量也有助于防止工作壓力現象。

4.1.3 應使用內油式的金屬膨脹箱

內油型金屬膨脹油箱的重要特點之一是內油型金屬膨脹油箱的變壓器油在運行過程中保持微壓狀態，這也是產生微壓的原因之一，油箱波紋芯金屬不銹鋼使用材料加工成特殊波紋結構。另一個原因是，波紋芯的壓力平衡板可以調節壓力，這種特性可以降低負壓產生的頻率。

4.2 工藝處理

在出廠前，除了要對管道進行壓力嚴密性試驗外，還應進行真空嚴密性試驗，試驗合格后，向氣室注入一定量的干氮氣或空氣，并且使管道內處于微壓狀態的氣室保持微靜壓，這可以有效防止管道故障的發生。

4.3 操作和維護

用于充氣的微膨脹管對油樣的提取有一定的限制，等空氣強度越高，可按廠家說明書使用，其次，在運行中應定期進行預防性試驗，如有損壞或容量異常，應查明原因。

5 結語

變壓器在運行過程中，存在內部負壓現象，主要是由于外部空氣和水分進入變壓器，氣體繼電器的保護動作。所以在對變壓器進行設計的過程中，應避免內部壓力，并在運行和維護過程中保證變壓器的有效運行。

參考文獻：

[1] 宋長勇.電力變壓器溫控器常見問題的分析及處理[J].電子元器件與信息技術，2021，05（01）：99-100.

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