一起500kV变电站A相高压电抗器压力释放阀异常动作事故分析

林舒展

（广东电网有限责任公司梅州供电局）

0 引言

压力释放阀是大型油浸式电力变压器的重要保护装置，可通过膜盘压力的变化控制开关向外喷油，以避免油箱压力过高造成的破裂或爆炸。尤其是在变压器故障时，油分解产生大量气体，需通过压力释放阀在2ms内迅速排出，待油箱压力恢复正常再自动闭合，避免外部空气、灰尘及其他杂质的侵入，为变压器安全、可靠、稳定运行提供了保障［1-2］。

1 机构原理

1.1 压力释放阀动作原理

压力释放阀一般安装在变压器油箱盖、侧壁及升高座上，主要由密封、膜盘、信号开关等组成，其基本结构如图1所示。

图1 压力释放阀的基本结构

变压器运行过程中当油气压力异常时，膜盘上的压强也随之变化。若压力值过大，则膜盘向上挤压弹簧，当达到弹簧所处限位后，压力释放阀向外排油，变压器油箱内部压力瞬间降低；若压力值减小，则膜盘逐渐恢复到原位，压力释放阀重新密封［3］。

1.2 油枕油位高低指示及告警原理

500kV变电站高抗油枕常采用外油式波纹储油柜，其油位计主要通过与波纹补偿器活动端面相连的金属带进行传导，波纹补偿器伸缩时产生窗口刻度的变化，显示0～10的油位，0为最低油位（波纹伸展运动），10为最高油位（波纹压缩运动），如图2所示。

图2 外油式波纹储油柜内部结构图

储油柜高低油位行程开关固定在与波纹补偿器活动端面相连的金属带两侧，分别在指示0格油位、10格油位刻度位设置凹槽，触发行程开关动作，产生告警信号。此时，若油位过低，要严格按照安全规范注油，其操作方法如下［4］：

（1）注油：打开呼吸口及排气口阀门，从变压器本体或注油口向储油柜内注油。

（2）定油位：注油后油位指示不断升高，当指示窗油位刻度达到与油温对应的数值时，关闭呼吸口。继续注油，直至储油柜内空气排净。

（3）排气及调整油位：首次注油后静置1～2h，然后再次排净储油柜内气体；打开呼吸口检查油位，并将油位调整到与油温对应。

2 故障经过

2022年12月6日01：38：37，某500kV变电站在启动充电时，后台报“500kV某线路A相油位异常偏高”。继保人员到场检查后，确定A相油位开入均为正电，判断油位表计量有问题，导致高油位异常接点导通，为信号误报；

2022年12月6日05：49：22，后台报“500kV某线路B相油位异常偏低”，经三次复归后，09：23：47压力释放阀动作。继保人员到场检查发现500kV某线A相高抗有漏油痕迹、压力释放阀处流油，B相油位低异常，申请紧急停电。

3 故障分析及处理

3.1 设备参数

某变电站500kV某线路高抗为特变电工沈阳变压器集团有限公司生产的BKD2-40000／550-170型单相高压并联电抗器，共3台；配置了1台特变电工沈阳变压器集团有限公司生产的JKDK-775／170型单相中性点电抗器，连接在三台500kV单相并联电抗器的中性点，以消除潜供电流，保证系统单相自动重合闸。

3.2 停电前检查

观测B、C、O相各设备及附件外观正常，A相压力释放阀动作，本体有大量油迹，现场高抗三相油面温度均为50℃左右，环境温度为15℃左右。观测500kV某线高抗油位，A相4.5格、B相4.5格、C相7格、O相4.5格，对照油温曲线可知，油面温度为50℃时，正常油位应该为7格，A、B相油位指示与油位-温度曲线不一致。观测A、B、C、O相油枕呼吸口均正常开启，A、B、C、O相下部各阀门均正常开启，高抗A、B、C、0相本体瓦斯继电器集气盒无气体聚集。

3.3 停电后检查

检查A、B、C、O相散热片上部阀门、瓦斯继电器两侧阀门均正常开启；高抗A相本体瓦斯继电器与油枕侧蝶阀、本体侧蝶阀正常开启；检查高抗A、B、C、O相本体瓦斯继电器内无气体聚集，干簧管外观正常，瓦斯继电器无渗油情况；检查A相压力释放阀已动作，本体及其下方均布满油迹，B、C、O相高抗本体上部各部件均无渗油，压力释放阀未动作。A相高抗现场漏油情况如图3所示。

图3 500kV某线A相高抗现场漏油情况

（1）检查油枕油量。关闭本体与油枕间蝶阀，开启油枕排注油阀。实际油枕容量为1595L，A相总共排油约1600L，B相总排油约800L。A相油枕排油前报油位高信号，开始排油瞬间，油位高信号复归。油枕内油排完后油位指示到0格，但未触发油位低告警信号；B相油枕排完油后油位表指示0格，后台报B相油位低告警信号。

（2）检查油路堵塞。检查A、B、C、O相油色谱取油阀，拆卸油色谱连接阀与本体取油阀连接件检查，未发现阀门卡涩以及油路堵塞等异常情况，复装后A、B相均能正常取油。

（3）检查油位信号。依照油枕波纹补偿器伸缩情况及油位高低信号情况，进行如下操作：

①开启A相油枕排气口及呼吸口，油枕波纹补偿器自然伸缩。通过向油枕呼吸口（与油枕波纹补偿器内部连通）充氮气来模拟油位下降，直至油位指示为0，未出发油位低信号；补充氮气，直至排气口无气体排出，触发油位高告警信号。进行补油操作，油位指示为0格时，触发油位低告警信号，到注油量至约1550L时，触发油位高告警信号。初步判断A相油位表指针卡涩而无法反映真实油位，内部油位低信号触发节点故障。

②开启B相油枕排气口及呼吸口，油枕波纹补偿器自然伸缩。此时油枕油位指示到3.5格左右，通过向油枕呼吸口（与油枕波纹补偿器内部连通）充氮气来模拟油位下降，油位指示从3.5格降到0格，未触发油位低信号。通过向注油口充氮来模拟油位上升，油位指示从0格上升到10格，触发压力高告警信号。补油时存在明显表针卡涩，初步判断B相油位表尺存在变形。

（4）检查压力释放阀。压力释放阀年检合格，其A相动作指示杆已伸出，周边布满油迹。

3.4 故障分析

现场调查中发现，12月初某500kV变电站展开线路保护更换及线路高抗本体大修，操作过程中人员并未单独进行油枕高低油位告警信号校核，未按厂家说明书要求分别进行油位低（0格）、油位高（10格）校验，导致在高抗大修过程中未及时发现油位表故障。同时，未按油枕说明书要求进行注油（补油流速6t／h，油位指示为5格）操作，且未在热油循环后排油到4.5格，造成高抗启动后本体油温上升而向油枕回流，此时油枕补偿量不足，触发压力释放阀信号告警（压力达到55kPa±5kPa），压力释放阀喷油泄压。

在更换A相高抗油枕油位计后，重新按照油枕说明书进行注油，手动复归后，异常告警解除。同时，为提升后台监测效果，本次处理故障时在变压器中增设非电量保护配件，利用新型瓦斯继电器、高灵敏度压力释放阀精准检测真实油位，避免同类型事故再次发生。

4 预防措施

造成500kV变电站压力释放阀异常动作的原因包括变压器故障、油枕损坏、油位过高、排气堵塞及补油操作不当等［5］。本次事故主要是由人员未按照要求注油、补油导致，造成油枕油位过高，引起压力释放阀高压喷油。与此同时，A相高抗油枕油位计损坏也在一定程度上影响了油位检测的灵敏度，造成指示结果无法反映真实油位情况，致使注油时油位过高［6］。

综上所述，在500kV变电站检修及防控过程中，应注意做好设备检查和人员培训，制定严格的操作规范并进行考核，保证装置性能达标、人员业务素质精良、检修工作优质。其中：

（1）设备检查时，应对压力释放阀、瓦斯继电器、油枕胶囊等进行全面拆检，按照性能测试标准逐一校验，确定开关是否到位、动作是否灵敏及密封是否完好。例如，在检查压力释放阀时，应先确定是否存在放电现象和瓦斯继电器动作，若放电明显且保护动作，则说明变压器内部存在严重电气故障，应及时进行停电检修；若无明显放电且动作正常，则应检查变压器油位情况与压力释放阀动作是否一致，测试压力释放阀是否能按油位指示可靠动作等。多次测试无问题后，方可将压力释放阀投入使用［7］。

（2）在进行人员培训时，应先制定有效操作规范、培训制度、考核制度等，保证人员在变电站检修工作展开时有章可循、有据可依。然后再根据以上制度规范进行培训考核，使人员能够充分掌握并熟练运用变电站检修中的技术操作，提升变电站检修工作质量。例如，在注油操作过程中，应按照作业步骤，对各非电量保护配件（绕温表、油温表、压力释放阀）进行同步复装、抽真空、注油、热油循环。要定期更换新的配件，提升装置元器件精度，做好变压器油路密封保护，使其能够在热循环过程中真实反映油位情况，保证变压器压力释放阀正常喷补油；在检修过程中增强人员意识，提高个人业务素质，使其能够严格依照检查规范，逐一对关键装置、重点设备、异常部位等进行检查并汇报，形成详细的检查表、检测报告等，以保证在防控管理时能够快速查找异常缺陷，有针对性地进行重点防护［8］。

5 结束语

变压器压力释放阀异常动作主要由设备缺陷和违规操作导致。在预防管控时，应加强设备检查，做好技术升级，利用高精度非电气量保护配件的同步装配、定期检验，提升变压器运行中的安全性、可靠性和稳定性。除此之外，还要做好检修人员的周期性培训，依照变压器故障台账阶段性地展开知识教育、技能培养及素质提升，使人们能够充分认识到变压器运维管理工作的重要性，加强日常巡检，达到变电站隐患的早发现、早预防、早处理，使其又好又快地建设发展。