变压器压力释放阀动作故障分析及处理

郭少飞，赵　静，王　平

（1.国网河北省电力公司电力科学研究院，石家庄 050021；2.国网河北省电力公司培训中心，石家庄 050000）

变压器压力释放阀动作故障分析及处理

郭少飞1，赵静2，王平1

（1.国网河北省电力公司电力科学研究院，石家庄 050021；2.国网河北省电力公司培训中心，石家庄 050000）

针对开滦协鑫发电有限公司220 k V主变压器压力释放阀动作导致机组跳闸的故障，分析故障情况，认为冷却器控制方式选择有误是造成主变圧器压力释放阀异常动作的主要原因，介绍故障的消缺过程及方法，并提出防止此类故障再次发生的措施。

变压器；压力释放阀；冷却器

在变压器内部发生放电故障时，变压器油分解产生大量气体，油箱内部压力骤增。由于变压器油具有不可压缩性，因此如果不能及时释放油箱内部压力，变压器有可能爆裂甚至发生火灾，压力释放阀的设计用来解决这个问题。当变压器内部压力达到压力释放阀的开启压力时，其在2 ms内动作泄油，以释放变压器油箱内部的压力［1］。以下对开滦协鑫发电有限公司4号主变压器非电量保护“主变压器本体压力释放跳闸”动作，导致4号机组跳闸的故障进行分析。

1　故障情况

开滦协鑫发电有限公司3号、4号机组属于二期扩建工程，发电机组经1台370 MVA双绕组三相主变压器接入开滦唐家庄坑口热电厂220 k V升压站。4号主变压器型号SFP-370000/220，容量为370 MVA，接线方式YNd11，额定电流882.7 A/10 681 A，空载损耗138.18 kW，空载电流0.05%，负载损耗721.02 k W，总损耗859.20 k W。压力释放阀型号为YSF6-55/130 KJ。

在AGC试验过程中，4号主变压器重载运行，油位、油温均较高。2015年5月15日15：25，4号主变压器非电量保护“主变本体压力释放跳闸”动作，压力释放阀动作喷油，喷油量约15 kg。

2　故障原因分析

压力释放阀动作时，4号主变压器高压侧有功负载为223 MW，油温表1和表2的读数分别为62℃和63℃，观察DCS画面主变压器运行温度曲线，此时在64℃左右，本体油位表指示为8.2。通过对比主变压器油平均温度与油位关系曲线（图1）可知，正常情况下，主变压器油温在62℃时，对应的油位约为7.6，此时4号主变压器本体油位偏高。为了确定故障的深层原因，现场进行了进一步分析。

图1　4号主变压器油平均温度与油位关系曲线

a.首先对4号主变压器本体高、低压侧绝缘、绕组直流电阻和高低压侧介质损耗进行测试，并与交接时试验数据进行对比，结果为合格，无差异；然后对4号主变压器本体取油样送检。检测结果如表1所示。

表1　4号主变圧器绝缘油中溶解气体的体积分数 μL/L

从现场情况来看，虽然压力释放阀动作，但喷油量较少，同时瓦斯保护没有动作，瓦斯集气盒没有气体；对4号主变压器进行高、低压侧直阻测试、绝缘测量和介质损耗试验，试验结果均合格；由表1检测结果可以看出，油中含有少量乙炔，含量为0.07μL/L，在正常范围之内，油色谱分析正常［2］；综上所述，可以判定变压器内部没有发生放电故障。

b.对变压器油枕内气囊进行密封试验检查，压力为0.02 MPa，试验时间30 min，压力几乎无变化，由此也可以判断气囊不存在破损情况［3］。气囊内部存在少数油，初步判断为变压器真空注油时所遗留倒吸进气囊，溢出呼吸器的油会越来越少，需要持续观察。用塑料管加白布对变压器气囊进行擦拭清理油迹，最后封口前进行检查对比。变压器所有参与油循环的阀门全部在正常位置，呼吸系统也无异常。因此排除了油路循环不畅和呼吸系统不通畅的可能［4］。油枕金属膨胀器滑道运动正常，排除了油枕方面的问题。

c.4号主变压器有5组冷却器，正常情况下其工作状态为2组工作，2组辅助，1组备用。在变压器正常运行时，转换开关选择“近控”方式，需要远方启动时，则选择“远控”方式。通过“自动”或“手动”转换开关选择冷却器运行方式，在“自动”方式时，PLC根据变压器负荷、油面温度等情况自动投入辅助冷却器；在“手动”方式时，冷却器脱离PLC的控制。经检查，发现在4号主变压器跳闸前，冷却器的控制方式为“远控”，无论5组冷却器选择何种运行方式，只能通过DCS来投退每组冷却器运行，因此导致冷却容量不足，油温不断升高，变压器油膨胀，油位也不断上升。当油枕膨胀节达到极限位置后，内部油压继续上升，达到压力释放阀动作定值，导致主变压器跳闸。

3　故障消缺过程及防范措施

3.1消缺过程

经过电气专业人员和厂家人员共同分析，认为此次故障是由于变压器冷却器控制方式选择有误，变压器运行时冷却器没有正常投运，导致油温上升，加之变压器本体油位本来偏高，受热膨胀后油压上升，最终压力释放阀动作，造成4号主变压器泄油，同时启动“主变本体压力释放跳闸”保护动作，导致4号机组跳闸。

由于4号主变压器本体油位偏高，现场根据实际油位对照主变压器油平均温度与油位关系曲线，粗略估计出需要放出主变压器绝缘油的容量，先关闭主变压器本体油箱与储油柜之间的蝶阀，然后打开本体油箱底部的放油阀门，将多余的主变压器绝缘油排入事先经过清洁、干燥处理的容器内，直到本体油箱上层油面低于升高座底部。为确保安全起见，现场决定更换新的压力释放阀。

3.2防范措施

a.在新阀安装前进行检定，要求检定结果合格且动作值满足要求。此外，对4号主变压器呼吸器内硅胶进行了更换。

b.设计院原设计“主变圧器本体压力释放跳闸”保护动作时发电机变压器组跳闸，经与设计院沟通，参考同类型电厂运行经验，将此保护动作跳闸发电机变压器组改为保护动作发报警信号，压力释放阀投报警信号后不会影响主变压器安全运行。

c.运行人员加强巡视。从此次故障来看，运行人员如果能够提前发现冷却器运行状况异常，就可以及时排除故障。尤其在高温高负载时，应增加一次特殊巡视，发现问题立即

汇报，并且及时采取措施。

4　结束语

2015年5月16日17：00，开滦协鑫发电有限公司4号主变压器压力释放阀的更换工作完成，现场安全措施恢复，4号机组重新并网运行。压力释放阀在主变正常运行过程中起着非常重要的作用，当变压器内部有严重故障时，油产生大量气体，由于变压器本身为密闭的物体，可以避免由于油箱内压力急剧升高而导致变压器油箱的变形破裂，是保障变压器安全可靠运行的一种非电量保护装置。但当主变压器重载运行、油位过高时，均有可能引起压力释放阀在主变内部并未发生放电故障时异常动作。以上所描述的故障便是由于运行人员没有正确选择冷却器控制方式，而且在巡视过程中也没有及时发现这一问题，导致冷却容量不足，油温不断升高，加之本体油位过高而导致变压器油膨胀，使压力释放阀动作出口跳闸。以上的研究和探讨可为防止日后发生同类型变压器压力释放阀缺陷提供技术和经验依据，具有一定的参考和实用价值。

［1］ JB/T 7069—2004，变压器用压力释放阀试验导则［S］.

［2］ GB/T 7252—2001，变压器油中溶解气体分析和判断导则［S］.

［3］ 周显宏，周永明，陈桂芬，等.压力释放阀动作性能的试验研究［J］.变压器，2001，38（12）：38-39.

［4］ 姜益民.应用压力释放阀的几个问题［J］.变压器，2000，37（7）：40-42.

［5］ 电机工程手册编辑委员会.电机工程手册［M］.北京：机械工业出版社，1997.

本文责任编辑：齐胜涛

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

郭少飞（1987-），男，助理工程师，主要从事继电保护工作。