变压器压力释放阀整定分析

变压器压力释放阀整定值的分析

压力释放阀(安全气道)主要是保护主油箱不受变形。当内部发生电弧故障时,主油箱压力的升高与气体继电器中油的流动是同时产生的。按照我国的惯例,气体继电器流速的整定是由变压器运行部门的继电保护专业人员进行的,而压力释放阀的整定则是由变压器制造部门的设计人员决定的。前者不一定考虑到当压力释放阀一旦先于气体继电器动作时,气体继电器将会拒动,而后者也未必研究压力释放阀与气体继电器的配合问题。

一、分析计算

内部故障产生气泡时,主油箱内的压力必然升高到一定的数值。按流体力学计算，这一升高值需克服以下4个项的阻力:

1 从油箱到储油柜之间管道中油的流动阻力。包括至少两个9O°弯头、1-3个直管段,一个从油箱到管子的突缩口,一个从管子到储油柜的突扩口;

2 储油柜内橡皮油囊体积压缩的阻力;

3 呼吸器向大气排气的阻力;

4 储油柜中油位与主油箱静油位差。

现设油流速 V = 1OO cm/s

管道直径 D = 8 cm

设有两个9O°弯头,直管段总长 2OO cm

净油位差 H = 15O cm

为了简化计算,假定呼吸器阻力为无穷大,则橡皮油囊可以视为密闭可压缩的容器。油囊的体积约有数百立升,而压缩体积仅5立升可以忽略不计。

则总的阻力(以油柱计)为:

∑H= (α

1+α

2

+2α

3

)+H+ｈ

式中α

1

--突缩口的阻力系数,取O.5

α2--突扩口的阻力系数,取1.O

α3--9O°弯头的阻力系数,取O.3

V--油流速度,取1OOcm

H--油位差,取15Ocm

ｈ--直管段阻力损失,按照雷诺数及油的黏度查出为5.3cm

则∑H= (O.5+1.O+2×O.3)+15O+5.3 = 166 cm

压力升△P = 166×O.9×ｇ = 14.6 kPａ

制造厂对压力释放阀的动作值的设计不完全统一，主要是从主油箱的强度考虑的。查阅国内外几个制造厂，动作值一般设计在10-50kPa之间。由此可见，如果气体继电器的整定流速为100cm/m，当主油箱压力升高到14.6 kPａ时气体继电器才能动作。假如压力释放阀提前动作(10kPa)，则主油箱压力不可能再升高，气体继电器也就不可能动作。因此气体继电器的整定流速与压力释放阀的动作值之间存在着匹配问题。对中小型老变压器来说,压力释放是用玻璃片或铝片制成的,其动作值的分散性很大,是否与气体继电器匹配是个问题。

二、结论与建议

根据以上的计算与分析,提出一下两点建议:

4.1降低气体继电器流速整定值

为了使变压器故障时,把损坏的范围限制在尽可能小的区域,气体继电器流速应整定得愈小愈好。但是必须在地震时具备足够的安全系数

不同地震烈度的地区,推荐如下整定值: 地震烈度建议整定流速安全系数:

地震烈度建议整定流速安全系数

7 度 O.3m/s 3.58

8 度 O.4m/s 3.24

9 度 O.5m/s 2.54

1O度 O.7m/s 2.48

上述建议值是按油管直径为8厘米考虑的。如果油管直径为5.2厘米,则安全系数更大。

4.2将压力释放阀的接点动作于跳闸。

根据计算,当167kW故障功率时,油箱压力升高仅14.6kPａ如果压力释放阀动作置保持49kPａ,则只有当极其严重故障时才能动作。在这样情况下完全应该切断电源而跳闸。