一起220 kV主变压力释放阀异常动作原因分析

蓝东亮

（中国大唐集团科学技术研究院有限公司华东电力试验研究院，安徽 合肥 230088）

0 引 言

当变压器内部发生故障时，内部压力急剧增大，造成变压器变形[1-3]，压力释放阀安装在油浸式变压器和有载分接开关上，当内部压力增大时，及时动作保护油箱[4-6]。本文介绍了某发电厂一起220 kV主变压力释放阀异常动作的事件，该主变的油箱顶盖长轴两侧各安装一个压力释放阀。

1 压力释放阀简介

压力释放阀结构剖面如图1所示。

图1 压力释放阀结构剖面图

该压力释放阀的开启压力为55 kPa，关闭压力29.5 kPa，密封压力33 kPa，符合《变压器用压力释放阀》JBT7065-2015的要求[7]。当压力释放阀密封垫的压力大于55 kPa时，压力释放阀动作，动作盘从密封垫稍微向上移动，作用力急剧增大，导致位于弹簧闭合高度的动作盘突然打开，指示杆随动作盘上升，报警开关闭合，向远方报警，变压器油喷出，释放变压器内部压力至33 kPa，弹簧使动作盘回到密封位置。

2 故障情况

2017夏季温度很高，某发电企业电力负荷压力较大，220 kV主变重载运行。2017年7月24日19点05分运行人员发现3号机组跳闸，工作人员到继电保护室检查发变组保护柜，发现C柜内的3号主变压力释放阀保护动作指示灯点亮，赶往3号主变查看变压器情况。

工作人员实地查看3号主变发现，压力释放阀油管下方鹅卵石上有喷出的油迹，压力释放阀周围的油箱箱盖上也有油迹，压力释放阀的红色机械指示杆伸出，防雨罩外观良好，压力释放阀的二次回路中间过渡接线盒密封良好，变压器本体的瓦斯继电器集气盒内无气体。调取3号机组故障录波器信息发现，发电机定子和转子的电压波形和电流波形均正常，3号主变的四组冷却器全投，油位为80%，油面温度为75 ℃，跳闸后油温降至46 ℃、油位降至58%，符合油温-油位曲线、油温-油位曲线如图2所示。

图2 油温-油位曲线图

工作人员取油样做油色谱和油耐压试验，试验数据均合格。进行3号主变的绕组绝缘电阻试验、绕组吸收比试验、绕组极化指数试验、绕组直流电阻试验及绕组电压比试验，试验数据均合格。

储油柜油枕示意图，如图3所示。检查油枕发现，油位表和浮球及其联动部分，不存在机械误差。工作人员利用呼吸器往胶囊内充入氮气，随后油从储油柜的排气阀流出，储油柜内油位未见明显变化，说明呼吸器和胶囊未堵塞，胶囊能平铺开。将压力释放阀从变压器上拆卸并送检，开启动作压力为30 kPa，远小于标准值55 kPa。

图3 变压器油枕示意图

3 故障分析

压力释放阀动作的可能原因包括以下几种。（1）变压器内部故障，油加速分解产生大量气体。（2）呼吸系统堵塞，呼吸功能异常。（3）变压器的油位为假油位。夏季变压器运行温度过高，储油柜内油已满，体积随温度变化的变压器油无处膨胀，内部压力过大。（4）压力释放阀的电气回路老化或雨水进入装置内造成绝缘不良，进而导致电气回路短路。（5）压力释放阀压力定值发生偏移，造成开启压力动作值偏低。

变压器内部无放电时，压力释放阀的额定开启压力为：

其中，P裕度为 7 kPa，P开启额定值为 55 kPa，ρ油取900 kg/m3，h为油枕油面距离压力释放阀阀膜的距离，g取 10 m/s2。

当变压器内部压力达到压力释放阀额定开启压力时，h需达到5.33 m，3号主变的油枕最高处与压力释放阀阀膜的距离为3 m，机组跳闸前后的油位均不超过80%。所以变压器内部和压力释放阀本体无故障且油位未满时，压力释放阀不可能动作。

绕组的绝缘电阻、吸收比及极化指数试验数据正常，表明绕组的整体绝缘性能良好；绕组的直流电阻试验数据和绕组的电压比试验数据正常，表明绕组未发生匝间短路；油色谱试验数据和油耐压试验数据正常，表明变压器油绝缘性能良好，且油内气体含量未超标；结合跳闸后气体继电器内无气体的现象，可排除变压器内部故障产生大量气体使压力释放阀异常动作。

压力释放阀动作前的较长时间内，该地区天气晴朗，温度较高，且压力释放阀的防雨罩外观良好，二次回路中间过渡接线盒密封良好，因此可排除压力释放阀的电气回路老化或雨水进入装置造成压力释放阀误动的可能性。

跳闸前油面温度为75 ℃、油位为80%，跳闸后油温降至46 ℃、油位降至58%。两组油温和油位的数据均能与油温-油位曲线相对应，说明油位计和呼吸器均正常。储油柜内油未满，可排除温度较高使变压器油无处膨胀造成压力释放阀动作的可能性。

检测压力释放阀的开启动作压力为30 kPa，远小于标准值55 kPa，说明压力释放阀的开启压力值发生偏移。

综上所述，本次压力释放阀异常动作是由于压力释放阀长期运行引起的开启压力值偏移，造成压力释放阀误动，进而导致机组非停三天和数百万元的经济损失。更换已校验合格的新压力释放阀，确保了机组安全运行。

4 结 论

这是一起典型的动作值偏移导致运行中压力释放阀动作的事件。通过更换校验合格的新压力释放阀，确保了机组安全运行。分析整个事件的处理过程，获得如下体会。

（1）运行单位要认真做好夏季高负荷期间变压器设备的巡检，检查绕组温度表、油位计及油面温度表是否正常，是否符合油温-油位曲线。若不符合油温-油位曲线，立即查看油位，油位计需设置高油位报警。

（2）压力释放阀要定期送检，确保压力释放阀的开启压力、关闭压力及密封压力符合《变压器用压力释放阀》JB/T7065-2015的要求。建议至少每5年送检一次[7-8]，若压力释放阀校验不合格，须及时跟换。

（3）根据《电力变压器运行规程》DL/T572-2010的规定，变压器的压力释放阀触点宜作用于信号，压力释放阀应配合速动压力继电器使用，以速动压力保护投跳闸[9]。

（4）压力释放阀应做好防潮保护，巡检时需关注压力释放阀的二次回路是否老化或受潮。若二次回路受潮，需及时做好密封防水工作。

（5）应利用停电检修期，检查确认呼吸系统是否正常呼吸。