變壓器壓力釋放閥動(dòng)作故障分析及處理

郭少飛，趙　靜，王　平

（1.國(guó)網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院，石家莊 050021；2.國(guó)網(wǎng)河北省電力公司培訓(xùn)中心，石家莊 050000）

變壓器壓力釋放閥動(dòng)作故障分析及處理

郭少飛1，趙靜2，王平1

（1.國(guó)網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院，石家莊 050021；2.國(guó)網(wǎng)河北省電力公司培訓(xùn)中心，石家莊 050000）

針對(duì)開(kāi)灤協(xié)鑫發(fā)電有限公司220 k V主變壓器壓力釋放閥動(dòng)作導(dǎo)致機(jī)組跳閘的故障，分析故障情況，認(rèn)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(dòng)作的主要原因，介紹故障的消缺過(guò)程及方法，并提出防止此類(lèi)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(shí)，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(shí)釋放油箱內(nèi)部壓力，變壓器有可能爆裂甚至發(fā)生火災(zāi)，壓力釋放閥的設(shè)計(jì)用來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。當(dāng)變壓器內(nèi)部壓力達(dá)到壓力釋放閥的開(kāi)啟壓力時(shí)，其在2 ms內(nèi)動(dòng)作泄油，以釋放變壓器油箱內(nèi)部的壓力［1］。以下對(duì)開(kāi)灤協(xié)鑫發(fā)電有限公司4號(hào)主變壓器非電量保護(hù)“主變壓器本體壓力釋放跳閘”動(dòng)作，導(dǎo)致4號(hào)機(jī)組跳閘的故障進(jìn)行分析。

1　故障情況

開(kāi)灤協(xié)鑫發(fā)電有限公司3號(hào)、4號(hào)機(jī)組屬于二期擴(kuò)建工程，發(fā)電機(jī)組經(jīng)1臺(tái)370 MVA雙繞組三相主變壓器接入開(kāi)灤唐家莊坑口熱電廠220 k V升壓站。4號(hào)主變壓器型號(hào)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(fù)載損耗721.02 k W，總損耗859.20 k W。壓力釋放閥型號(hào)為YSF6-55/130 KJ。

在AGC試驗(yàn)過(guò)程中，4號(hào)主變壓器重載運(yùn)行，油位、油溫均較高。2015年5月15日15：25，4號(hào)主變壓器非電量保護(hù)“主變本體壓力釋放跳閘”動(dòng)作，壓力釋放閥動(dòng)作噴油，噴油量約15 kg。

2　故障原因分析

壓力釋放閥動(dòng)作時(shí)，4號(hào)主變壓器高壓側(cè)有功負(fù)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(huà)面主變壓器運(yùn)行溫度曲線，此時(shí)在64℃左右，本體油位表指示為8.2。通過(guò)對(duì)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(shí)，對(duì)應(yīng)的油位約為7.6，此時(shí)4號(hào)主變壓器本體油位偏高。為了確定故障的深層原因，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了進(jìn)一步分析。

圖1　4號(hào)主變壓器油平均溫度與油位關(guān)系曲線

a.首先對(duì)4號(hào)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(jìn)行測(cè)試，并與交接時(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果為合格，無(wú)差異；然后對(duì)4號(hào)主變壓器本體取油樣送檢。檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

表1　4號(hào)主變圧器絕緣油中溶解氣體的體積分?jǐn)?shù) μL/L

從現(xiàn)場(chǎng)情況來(lái)看，雖然壓力釋放閥動(dòng)作，但噴油量較少，同時(shí)瓦斯保護(hù)沒(méi)有動(dòng)作，瓦斯集氣盒沒(méi)有氣體；對(duì)4號(hào)主變壓器進(jìn)行高、低壓側(cè)直阻測(cè)試、絕緣測(cè)量和介質(zhì)損耗試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果均合格；由表1檢測(cè)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(méi)有發(fā)生放電故障。

b.對(duì)變壓器油枕內(nèi)氣囊進(jìn)行密封試驗(yàn)檢查，壓力為0.02 MPa，試驗(yàn)時(shí)間30 min，壓力幾乎無(wú)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(shí)所遺留倒吸進(jìn)氣囊，溢出呼吸器的油會(huì)越來(lái)越少，需要持續(xù)觀察。用塑料管加白布對(duì)變壓器氣囊進(jìn)行擦拭清理油跡，最后封口前進(jìn)行檢查對(duì)比。變壓器所有參與油循環(huán)的閥門(mén)全部在正常位置，呼吸系統(tǒng)也無(wú)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(yùn)動(dòng)正常，排除了油枕方面的問(wèn)題。

c.4號(hào)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(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)選擇“近控”方式，需要遠(yuǎn)方啟動(dòng)時(shí)，則選擇“遠(yuǎn)控”方式。通過(guò)“自動(dòng)”或“手動(dòng)”轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)選擇冷卻器運(yùn)行方式，在“自動(dòng)”方式時(shí)，PLC根據(jù)變壓器負(fù)荷、油面溫度等情況自動(dòng)投入輔助冷卻器；在“手動(dòng)”方式時(shí)，冷卻器脫離PLC的控制。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)在4號(hào)主變壓器跳閘前，冷卻器的控制方式為“遠(yuǎn)控”，無(wú)論5組冷卻器選擇何種運(yùn)行方式，只能通過(guò)DCS來(lái)投退每組冷卻器運(yùn)行，因此導(dǎo)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(dāng)油枕膨脹節(jié)達(dá)到極限位置后，內(nèi)部油壓繼續(xù)上升，達(dá)到壓力釋放閥動(dòng)作定值，導(dǎo)致主變壓器跳閘。

3　故障消缺過(guò)程及防范措施

3.1消缺過(guò)程

經(jīng)過(guò)電氣專(zhuān)業(yè)人員和廠家人員共同分析，認(rèn)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(yùn)行時(shí)冷卻器沒(méi)有正常投運(yùn)，導(dǎo)致油溫上升，加之變壓器本體油位本來(lái)偏高，受熱膨脹后油壓上升，最終壓力釋放閥動(dòng)作，造成4號(hào)主變壓器泄油，同時(shí)啟動(dòng)“主變本體壓力釋放跳閘”保護(hù)動(dòng)作，導(dǎo)致4號(hào)機(jī)組跳閘。

由于4號(hào)主變壓器本體油位偏高，現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)實(shí)際油位對(duì)照主變壓器油平均溫度與油位關(guān)系曲線，粗略估計(jì)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(chǔ)油柜之間的蝶閥，然后打開(kāi)本體油箱底部的放油閥門(mén)，將多余的主變壓器絕緣油排入事先經(jīng)過(guò)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(jiàn)，現(xiàn)場(chǎng)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(jìn)行檢定，要求檢定結(jié)果合格且動(dòng)作值滿足要求。此外，對(duì)4號(hào)主變壓器呼吸器內(nèi)硅膠進(jìn)行了更換。

b.設(shè)計(jì)院原設(shè)計(jì)“主變圧器本體壓力釋放跳閘”保護(hù)動(dòng)作時(shí)發(fā)電機(jī)變壓器組跳閘，經(jīng)與設(shè)計(jì)院溝通，參考同類(lèi)型電廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，將此保護(hù)動(dòng)作跳閘發(fā)電機(jī)變壓器組改為保護(hù)動(dòng)作發(fā)報(bào)警信號(hào)，壓力釋放閥投報(bào)警信號(hào)后不會(huì)影響主變壓器安全運(yùn)行。

c.運(yùn)行人員加強(qiáng)巡視。從此次故障來(lái)看，運(yùn)行人員如果能夠提前發(fā)現(xiàn)冷卻器運(yùn)行狀況異常，就可以及時(shí)排除故障。尤其在高溫高負(fù)載時(shí)，應(yīng)增加一次特殊巡視，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即

匯報(bào)，并且及時(shí)采取措施。

4　結(jié)束語(yǔ)

2015年5月16日17：00，開(kāi)灤協(xié)鑫發(fā)電有限公司4號(hào)主變壓器壓力釋放閥的更換工作完成，現(xiàn)場(chǎng)安全措施恢復(fù)，4號(hào)機(jī)組重新并網(wǎng)運(yùn)行。壓力釋放閥在主變正常運(yùn)行過(guò)程中起著非常重要的作用，當(dāng)變壓器內(nèi)部有嚴(yán)重故障時(shí)，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(dǎo)致變壓器油箱的變形破裂，是保障變壓器安全可靠運(yùn)行的一種非電量保護(hù)裝置。但當(dāng)主變壓器重載運(yùn)行、油位過(guò)高時(shí)，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(shí)異常動(dòng)作。以上所描述的故障便是由于運(yùn)行人員沒(méi)有正確選擇冷卻器控制方式，而且在巡視過(guò)程中也沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)這一問(wèn)題，導(dǎo)致冷卻容量不足，油溫不斷升高，加之本體油位過(guò)高而導(dǎo)致變壓器油膨脹，使壓力釋放閥動(dòng)作出口跳閘。以上的研究和探討可為防止日后發(fā)生同類(lèi)型變壓器壓力釋放閥缺陷提供技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)依據(jù)，具有一定的參考和實(shí)用價(jià)值。

［1］ JB/T 7069—2004，變壓器用壓力釋放閥試驗(yàn)導(dǎo)則［S］.

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

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

［4］ 姜益民.應(yīng)用壓力釋放閥的幾個(gè)問(wèn)題［J］.變壓器，2000，37（7）：40-42.

［5］ 電機(jī)工程手冊(cè)編輯委員會(huì).電機(jī)工程手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.

本文責(zé)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(hù)工作。