油浸变压器金属波纹膨胀式储油柜喷油分析

编号：AQ-JS-05227

( 安全技术)

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油浸变压器金属波纹膨胀式储

油柜喷油分析

Oil injection analysis of metal corrugated expansion conservator for oil immersed transformer

油浸变压器金属波纹膨胀式储油柜

喷油分析

使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科

学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。

1事故情况

2005-02-26T15:30，110kV官家山变电站110kV2号主变储油柜对外喷油，冷却器风扇未起动，变压器油温65℃，主变在运行状态。维护人员于17:50到达现场，此时110kV2号主变冷却器风扇已强行起动，主变上层油温53℃。停电后维护人员对现场进行了检查，检查结果变压器无保护信号，也没发油位过高信号。对主变储油柜检查中发现，因油膨胀使波纹片升高，导致储油柜内金属膨胀波纹片保护泄油阀密封阀片与储油柜柜壳顶部挤压破损而泄油，变压器本体上部平面、高压瓷套、地面上均有大量喷泄油迹，储油柜油位指示在18℃刻线附近。此变压器是2004年12月安装投运的，型号为SFSZ10-50000/GYW，绝缘油总量21945kg，冷却方式为

ONAN/ONAFTO/100％。膨胀储油柜的型号为BP1a-IIIb，总容积1420L，外柜外形尺寸为3240mm×950mm×1200mm。

2原因分析

经检查核实该主变无保护动作信号，取油样进行分析没有发现异常，可排除主变内部故障。与厂方技术人员咨询后，综合分析认为有3种可能性。

2.1膨胀储油柜设计选型方面

根据定货技术协议，厂方设计选型上该主变运行最高环境温度为+35℃，最低环境温度为－5℃。通过计算公式[1]得：V=f×G/g，其中f=a(Δt+t)，

式中：V—补偿容积(L)；

f—变压器油体积补偿参数；

G—变压器油的总质量(kg)；

g—变压器油的密度，g=0.9(kg/L)；

a—变压器油的热膨胀系数a=0.0007；

Δt—变压器使用地区最高和最低温差值；

t—变压器平均温升，t=40，由此，

f=0.0007×[35-(-5)+40]=0.056，

V=0.056×21945/0.9=1365(L)。

从变压器制造厂选用的储油柜型号上来看，可以看出选择的BP1a-Ⅲ型储油柜总容积1420L大于此型变压器所需膨胀补偿容积，选型应没问题。

然而从储油柜内所选用的金属波纹片的片数上来看，按照计算公式[1]：

n=V/v，

其中：n—金属波纹片数；

V—补偿容积；

v—单波有效容积，根据制造厂资料，v=26.3(L)，由此，

n＝1365/26.3≈52

根据此变压器用油量的膨胀补偿容积至少应采用52片金属波纹片，而实际只用了46片，少了6片波纹片，实际可膨胀容积只有46×26.3＝1209.8(L)。此台变压器储油柜喷油是因为泄油阀已经被

挤压使保护阀片破损造成喷油的，这说明变压器油膨胀体积已经大于金属膨胀器容积了，储油柜的实际补偿容积不够是此次喷油故障的一个因素。但从现场喷油量来看，这一因素还不致造成如此大量喷油的，所以实际补偿容积不够还不是造成喷油的主要原因。

2.2安装时变压器的注入油量方面

检修人员在安装注油时，变压器本体滤油工作刚好完毕，油温在25℃左右，变压器膨胀储油柜补充注入油的油温为60℃左右，注入的油位在30℃刻线上，油冷却后油位还会有所下降。油温与环境温度(18℃)平衡后油位指示在20℃刻线上。

如果按本体油温25℃上升到65℃(喷油时值班员观察到的油温)进行计算，它的膨胀体积为：

△V＝a×△ｔ×G/ｇ

＝0.0007×40×21945/0.9

＝682.7(L)，

此体积膨胀量只占膨胀器容积的一半。

安装人员安装时注入的油位为20℃刻度线，相当于总油位的

1/3(403L)，温度升高到65℃时的波纹片内储油量应为

682.7+403=1085.7(L)，此储油量小于波纹片实际容量1209.8(L)，应不会造成喷油现象。

2.3运行油温过高及二次保护方面

运行油温要达到多少才能把保护泄油阀撞开呢？安装时所加油位为20℃刻线，相当于总油位的1/3，这样要使保护泄油阀被撞开的膨胀容积必须大于总容积的2/3。

由：ΔV＝a×Δt×G/g，得：

Δt＝ΔV×g/(a×G)

＝806.8×0.9/(0.0007×21945)＝47℃。

这就说明要使储油柜泄油阀被撞开，油温变化必须大于47℃，可得出变压器从初始油温25℃到当时的运行油温必须要大于72℃，才可能出现这种大量的喷油现象。是什么原因造成油温持续升高而风扇电机未起动呢？为什么储油柜喷油前未发油位过高信号呢？对主变冷控箱的检查中发现温控起动风扇数值虽设为45℃，但风扇电机起动接触器线圈的接线松动脱出，造成了冷却器风扇失效，油温

持续升高；对储油柜检查中还发现，油位过高行程开关不能可靠断、合，造成了未发油位过高信号，使值班员失去了监控。由此可看出，造成油温持续升高的原因是二次保护失效，而造成储油柜保护泄油阀喷油的直接原因就在于此。

3对策

(1)建议设计选型时放大储油柜的膨胀余量，多增加储油柜金属波纹片的数量，以增加油膨胀的缓冲容积。

(2)对变压器注油时应充分考虑到注入油的油温及环境温度对油位的影响，合理注入到适当油位，油温与环境温度平衡后实际油位应基本符合环境温度下的油位。以避免运行中油温异常升高时油膨胀量大于储油柜容量而出现类似情况。

(3)改造主变冷却器风扇电机启动回路，增强可靠性，增加相应监测设施，保障风扇起动回路的畅通。增加油位异常报警信号行程开关为2个并联接入，任何一个接通都能发出异常信号。油温监测仪应能引到值班员便于观察的位置。

(4)对于主变压器，值班员应加强巡视，发现异常及时处理。发