一起变压器压力释放阀误动作事故引起的思考

一起变压器压力释放阀误动作事故引起的思考

摘要：目前投运的大型电力变压器，为提高设备运行可靠性，都装有压力释放阀，作为变压器非电量保护的安全装置。变压器压力释放阀的动作后果以及相关变压器瓦斯保护的问题引起我的思考。

关键词：变压器压力释放阀瓦斯保护

前言：2005年8月12日3：48分温州百丈际电厂一级电站1号主变压力释放阀动作跳主变两侧开关。事故后经检查属压力释放阀误动作，根据《温州电业局》有关规程规定，事故调查后认定不应该把压力释放阀投入跳闸，事故性质属保护误投，对百丈际电厂考核事故一次，安全日中断。有关规程的规定必须执行，这毫无疑义，但今后对小水电和变电所是否一概视之值得我们探讨。

一压力释放阀

目前投运的大型电力变压器，为提高设备运行可靠性，都装有压力释放阀，作为变压器非电量保护的安全装置，压力释放阀是用来保护油浸电气设备的。即在变压器油箱内部发生故障时，油箱内的油被分解、气化，产生大量气体，油箱内压力急剧升高，此压力如不及时释放，将造成变压器油箱变形、甚至爆裂。安装了压力释放阀，就使变压器在油箱内部发生故障、压力升高到压力释放阀的开启压力时，压力释放阀在2ms内迅速开启，使变压器油箱内的压力很快降低。当压力降到关闭压力值时，压力释放阀又可靠关闭，使变压器油箱内永远保持正压，有效地防止外部空气、水分及其它杂质进入油箱。比之安全气道（防爆管）其动作可靠、精确，且动作后无元件损坏、无须更换等优点。然而，压力释放阀的安装绝非一劳永逸，压力释放阀的安装与检修和维护、管理工作未能同步进行，个别单位不能科学使用：不同容量的变压器而安装的压力释放阀动作压力却一致，以致使压力释放阀未能发挥应有的作用。有专家统计，大型电力变压器内部故障，瓦斯保护动作或压力释放阀动作以后，变压器故障部位的损坏程度已到了非“开肠剖肚”“器官移植”而不能修复。特别是无人值班的生产现场（或离值班地点较远的设备）更是如此。部颁电力变压器运行规程规定：发生以下任一现象变压器应立即停用。1.变压器内部响声很大、且伴有爆炸声；2.在正常负荷及冷却条件下，变压器的油温不正常的不断升高；3.变压器油枕和安全气道（防爆管）喷油喷烟；4.变压器油色变化过甚、油内出现碳质等；5.变压器套管有严重破损以及放电现象；6.变压器着火。第3点中安全气道（防爆管）喷油喷烟其实和压力释放阀动作是一回事（假如压力释放阀不是误动的话），既然规定安全气道（防爆管）喷油喷烟要立即停用，而压力释放阀动作为什么不能接入跳闸，我想《温州电力局》的这个规定（其它局是如何规定的我不清楚）无非是考虑到压力释放阀误动概率大，可靠性不高，这确实是大部分国产变压器厂产品存在的问题，引进的变压器就不存在这种情况。据资料统计，新上设备、进口和引进型的大型电

力变压器如：西门子、ABB、三菱重工等绝大多数是压力释放阀动作接入跳闸的。任何保护都有误动作的可能，只不过是概率的大小问题，考虑到目前投运的变压器压力释放阀误动概率大，在变电所特别是枢纽变不将压力释放阀接入跳闸这能理解，毕竟电网安全是第一位的，假如误动引起的后果将十分严重。但是在小水电即使变压器压力释放阀接入跳闸造成误动，对电网的影响毕竟很小，应该将设备安全放在首位。

二瓦斯保护

电力变压器的电量型继电保护，如差动保护、复合电压过电流保护、零序电流保护等，对变压器内部故障是不灵敏的，这主要由于内部故障一般是从匝间短路开始的，短路匝内部的故障电流虽然很大，但反映到线电流却不大。只有到故障发展到多匝短路或对地短路时才能切断电源。变压器内部故障的主保护是瓦斯保护，它能瞬间切除故障设备，但气体继电器的灵敏度却取决于整定值（流速）。

变压器油既是冷却介质也是绝缘介质，当变压器内部故障发生电弧时，故障点附近的油将被高温分解，由液态的高分子电离分解为气态的烃类气体。其主要特征气体有甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙炔（C2H2）、乙烯（C2H4）以及氢气（H2），烃类气体的主要成分为乙炔（C2H2），约占70%~80%，少量的气体首先溶于变压器油中当产气速率大于溶解速率时，就在故障区域产生气泡。油是不能压缩的物质，分解的气体占了变压器油的空间，必定有同等体积的变压器油被挤向储油柜。油流和气体是同时发生的，一定的产气速率必定有一定的油流速通过瓦斯继电器，而产生的速率则取决于燃弧功率。我们总是祈望把故障范围限制在尽可能小的区域内，那么通过变压器瓦斯继电器油的流速整定值就应该小于最小故障功率的产气速率。最小故障功率应是一匝短路。一匝短路时的短路功率取决很多因素，比如：匝间电压、弧间电阻、电弧路径，以及线圈的几何尺寸等等。这是比较难以正确计算的。因此，我们不妨按照变压器保护规程规定的整定流速来反推故障功率。一般在现场变压器瓦斯保护的整定值是根据变压器容量大小的不同取流速0.8m/s~1.2m/s。我们可以用故障时瓦斯继电器的流速假设为1m/s=100cm/s来反推一下故障时的故障功率，通常110kV电压等级的电力变压器油枕与瓦斯继电器与主油箱连接的油管道直径为8cm，则管道截面πD2/4=50cm2，故，1秒流过瓦斯继电器的油的体积为50×100=5000 cm3，即5L。按照有关资料介绍，变压器油离解为乙炔占70%~80%的炔类和30%~20%烃类气体所需的离解能量约为750~800kJ/mol，则5L/s的产气速率其所需的电功率应为（750 ~800 kJ/mol×5L/s）/（22.4 L/mol）=167.4~178.6 kJ/s=167.4~178.6 kW。170千瓦左右的电功率在1秒钟来燃点变压器线圈是个什么概念，不就是30 kW的焊机6台在同一点燃弧吗！铜的熔解热是170 kJ/ kg，1s内熔化了约1.kg左右的铜，老式铝线圈那就更多了，实践证明，瓦斯保护切除故障的变压器其损坏程度远不止一匝，而是多匝、多饼，修复难度是可想而知的。因此变压器瓦斯保护除了必须躲过地震和强迫油循环变压器油泵全部启动影响的同时，应该尽可能降低瓦斯继电器的动作整定值。

三压力释放阀与瓦斯保护的配合

就我国目前的实际情况而言，瓦斯继电器流速的整定是由变压器运行管理部