程青山,劉秋平,方毅平,孫威,董卓
(1.湖南省電力公司檢修公司,湖南 長沙 410003;2.湖南電力試驗研究院,湖南 長沙 410007)
幾起變壓器檢修案例分析
程青山1,劉秋平2,方毅平2,孫威2,董卓2
(1.湖南省電力公司檢修公司,湖南 長沙 410003;2.湖南電力試驗研究院,湖南 長沙 410007)
介紹了四起變壓器檢修案例,分別關(guān)于壓力釋放閥動作、油枕膠囊損壞、調(diào)壓開關(guān)呼吸器硅膠進入副油枕、油位計浮球進油。這些案例的發(fā)生都與本體內(nèi)部處于不恰當(dāng)?shù)膲毫Νh(huán)境有關(guān),對此進行了分析,希望能給以后的檢修工作一些啟示。
絕緣油;吸附處理;呼吸器硅膠;油位計;浮球
變壓器是個壓力容器,處在各種受力關(guān)系之中。壓力釋放閥是變壓器最直觀的壓力保護,同時呼吸器、油枕膠囊、油位計、瓦斯繼電器、油流速動繼電器等莫不對壓力有要求,當(dāng)壓力超出其承受范圍內(nèi)時,均會發(fā)生相應(yīng)的反應(yīng),可能造成變壓器附件的損壞或者威脅變壓器的安全運行,甚至造成變壓器強迫停運。由此可以看出,正確分析變壓器的壓力環(huán)境非常重要。本文對四起檢修案例進行了分析,給出了預(yù)防類似故障的一般思路。
2012年某臺220kV變壓器因為絕緣油介損及銅離子超標(biāo),檢修單位借停電例試時機對主變絕緣油進行吸附處理。檢修單位設(shè)計的絕緣油吸附處理回路如圖1所示。絕緣油從主變下端閥門流出,經(jīng)過大型真空濾油機處理及加熱,然后通過吸附罐,再經(jīng)過板式濾油機、精濾器,再從變壓器箱蓋上閥門回到本體。絕緣油通過真空濾油機被加熱至60℃,通過吸附罐時除去銅離子及降低介損,然后經(jīng)板式濾油機對絕緣油夾帶的吸附劑進行初步過濾,最后經(jīng)過精度為3μm的精濾器過濾,然后處理好后的絕緣油回到本體。其中吸附罐里面的吸附劑放置是下層放細(xì)顆粒,上層放粗顆粒,同時絕緣油進出口都有濾網(wǎng),防止過多吸附劑進入油管路。
開始濾油時沒有打開油枕頂部膠囊與油枕的旁通閥K1(主變油枕結(jié)構(gòu)簡圖如圖2),也沒有打開油枕頂部放氣塞。過濾進行到第25h時,壓力釋放閥發(fā)生了動作。后來濾油時將頂部膠囊與油枕的旁通閥打開,再也沒發(fā)生壓力釋放閥動作現(xiàn)象。簡要分析如下。
當(dāng)絕緣油經(jīng)過吸附處理回路,真空濾油機放在第一道順序,后面幾道順序都會在最開始時有空氣混入,這部分空氣會進入本體。同時板式濾油機在過濾時,濾紙是暴露在空氣中的,有少量空氣會吸附在濾紙上面,然后隨絕緣油一起進入本體。最重要的因素是板式濾油機油。
圖1 變壓器絕緣油吸附處理回路
框里面有個回油閥門,當(dāng)濾框里面存油高過時要打開回油閥門,但是因為油流量不是很穩(wěn)定,回油閥門沒有很好的控制,很多時候回油閥門暴露在空氣中,通過回油閥門進入了大量的空氣,最終大量空氣進入了變壓器本體。
空氣進入本體后,慢慢的就會大量聚集到油枕里面。變壓器壓器油枕結(jié)構(gòu)簡圖如圖2所示。油枕內(nèi)氣體聚集后就會時油枕膠囊收縮,膠囊內(nèi)氣體通過呼吸器排出。當(dāng)油枕內(nèi)氣體集聚到一定程度后,膠囊內(nèi)氣體將完全排盡,膠囊將完全收縮,如圖3所示,進入變壓器內(nèi)的氣體越來越多,同時可以容納氣體的體積不再變化。
圖2 主變油枕結(jié)構(gòu)簡圖
圖3 油枕膠囊被壓扁簡圖
根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程PV=nRT,P為壓強,V為體積,n為氣體物質(zhì)的量,R為一常數(shù),T為溫度。當(dāng)體積V、溫度T不變時,壓強P隨著氣體物質(zhì)的量n增加而逐漸增大,同時絕緣油吸附處理時油溫也會逐漸增高,導(dǎo)致氣體溫度也越來越高,這兩個因素都會導(dǎo)致變壓器內(nèi)氣體的壓強越來越大,變壓器箱蓋處的壓力也越來越大。當(dāng)壓力增大到55kPa時,壓力釋放閥動作。
正確措施:當(dāng)進行絕緣油吸附處理時應(yīng)將油枕頂部K1閥門打開,或者打開油枕頂部放氣塞,以便順利的將油枕內(nèi)積存的氣體排出變壓器外。當(dāng)絕緣油僅僅是進行真空濾油處理時,也可以不用打開油枕頂部旁通閥或放氣塞,但是一定要確認(rèn)油枕膠囊外部沒有空氣,這就需要給膠囊充氣,將膠囊外部的空氣排出干凈。這個吸附處理回路也存在一些問題,過濾時將太多氣體帶入了本體,真空濾油機的脫氣功能基本沒有發(fā)揮。氣體進入本體后可能吸附在線圈或絕緣件表面,很難再排出,將影響變壓器的絕緣性能,危害變壓器的安全運行。筆者建議將真空濾油機所在位置用一組加熱器代替,將真空濾油機置于精濾器的后面,這樣進入本體的絕緣油將不會再含有氣體。
2011年某臺500kV主變壓器安裝。附件到貨時,經(jīng)檢查檢驗,所有附件良好,無質(zhì)量問題。變壓器注油時,油位已經(jīng)超過了氣體繼電器位置,但是繼續(xù)注油,油位一直處于零位。油位表為壓力式油位表,由浮球-連桿、壓力傳感器、油位表三部分組成。傳感器及油位表在安裝前已經(jīng)經(jīng)過了校驗,并且重新拆下來檢查也沒有發(fā)現(xiàn)問題。后來對變壓器進行了重新排油,打開了油枕端蓋,發(fā)現(xiàn)油枕膠囊下部大面積破裂,油位計連桿彎曲嚴(yán)重。經(jīng)分析認(rèn)為:膠囊破裂與連桿彎曲跟安裝工序有關(guān),破真空時通過呼吸器連通管進氣速度太快,導(dǎo)致膠囊快速膨脹,膠囊快速膨脹產(chǎn)生了一個很大的沖擊力,碰到了不光滑處就產(chǎn)生破裂。油位計連桿因為膠囊快速膨脹的過程中產(chǎn)生的沖力而變形。
正確措施:變壓器真空注油結(jié)束,膠囊充氣破真空時,進氣速度要控制比較慢,進氣閥門要慢慢打開。
某主變停電進行例行檢查試驗,按規(guī)定進行了氣體繼電器的輪換。換氣體繼電器時排了500kg絕緣油,變壓器本體內(nèi)進入了部分空氣。檢修單位將變壓器油枕與油枕膠囊聯(lián)通,通過呼吸器進行抽真空,以便排盡本體內(nèi)氣體。氣體繼電器更換后一天,檢修人員發(fā)現(xiàn)呼調(diào)壓開關(guān)吸器內(nèi)硅膠不翼而飛,百思不得其解,頭天明明剛新?lián)Q過硅膠。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn),調(diào)壓開關(guān)呼吸器內(nèi)硅膠進入了調(diào)壓開關(guān)附油枕內(nèi),再檢查油枕頂部主油枕與副油枕的旁通閥,發(fā)現(xiàn)是處于開打狀態(tài)。由此可以確定,通過呼吸器抽真空的時候,主油枕與副油枕的旁通閥一直打開,膠囊、主油枕、副油枕三者內(nèi)的空氣被抽走,副油枕內(nèi)壓力比較低,而副油枕跟調(diào)壓開關(guān)呼吸器相聯(lián),調(diào)壓開關(guān)呼吸器內(nèi)硅膠下方通過油封杯跟大氣相連,大氣壓力將硅膠壓入了副油枕,甚至通過旁通閥進入了主油枕。這起檢修事故是由于主變安裝結(jié)束時沒有關(guān)閉主油枕與副油枕的旁通閥引起,但是抽真空前沒有檢查相關(guān)的閥門是否處于正確的位置,所以檢修單位也有一定責(zé)任。
還曾發(fā)生過這樣一起案例。某主變的調(diào)壓開關(guān)油室出現(xiàn)滲油,對調(diào)壓開關(guān)進行了排油處理。注油前對調(diào)壓開關(guān)進行抽真空。將主油枕、副油枕、油枕膠囊聯(lián)通,通過主油枕呼吸器抽真空,因為沒有將副油枕的呼吸器摘除,造成了將副油枕內(nèi)呼吸器硅膠吸入了副油枕。抽真空前的正確做法是將副油枕呼吸器摘掉,并密封。
預(yù)防措施:抽真空前應(yīng)對被抽真空的對象進行檢查。首先檢查被抽真空的對象是密封的,不會進潮或吸入其他異物。其次要確定被抽真空的對象的四周能承受真空,如不能承受一邊真空一般是大氣壓力,則要將容器壁的兩側(cè)置于同樣的壓力之下,如油枕膠囊與本體之間、本體與調(diào)壓開關(guān)油室之間。
2012年某站運行人員發(fā)現(xiàn),有臺主變的油位指示存在問題,夏天與冬天油位指示沒什么變化,都指向油位偏低,而該主變未曾出現(xiàn)滲漏油或有補油。停電對該主變油位計進行了檢查,發(fā)現(xiàn)油位計浮球破裂,浮球里面浸滿了絕緣油。2012年這樣的油位計問題發(fā)生了幾起。經(jīng)分析認(rèn)為:目前主變都是全真空注油,油枕與本體聯(lián)通一起抽真空,而浮球是空心結(jié)構(gòu),內(nèi)部存在氣體,浮球外面接近真空,浮球壁承受一個由內(nèi)向外的壓力,當(dāng)浮球壁存在有薄弱部位時,這個薄弱部位就可能破類,導(dǎo)致浮球進油,浮球下沉,引起油位計指示不正確。
建議:由此案例可以得出,浮球不適合采用空心結(jié)構(gòu),應(yīng)采用實心結(jié)構(gòu)。國網(wǎng)十八項反措規(guī)定,氣體繼電器應(yīng)在抽真空注油后再安裝,也是出于同樣的考慮。目前裝有排油注氮裝置的變壓器都要求裝雙浮子氣體繼電器,浮子如果是空心結(jié)構(gòu)就可能在抽真空時發(fā)生破裂,如果運行時進油就可能引起輕瓦斯發(fā)信或重瓦斯動作。同時干簧接點也可能在抽真空時損壞,也可能引起輕瓦斯發(fā)信或重瓦斯動作。建議氣體繼電器的浮球采用實心結(jié)構(gòu)。
為保證變壓器檢修質(zhì)量、保證變壓器的安全運行,檢修過程中要注意對變壓器內(nèi)的受力情況進行分析,避免因為不恰當(dāng)?shù)氖芰κ棺儔浩髟馐軗p壞,或遺留下安全隱患。同時要注意附件、材料的選型,增加其承受異常外力的能力,還要結(jié)合附件、材料的特點合理選擇檢修施工方法。
Analysis of Several M aintenance Cases about Transformers
CHENGQing-shan1,LIU Qiu-ping2,F(xiàn)ANG Yi-ping2,SUM Wei2,DONG Zhuo2
(1.Hunan Maintenance Company of Electric Power Compang,Changsha 410003,China;2.Hunan Electric Power Test and Research Institute,Changsha 410007,China)
The paper presents four transformer mainrenance cases,which are about pressure release value,action,oil conservator capsule breakdoun,respirator silica-gel of regulating switch entering auxiliary oil conservator and the breakdown of the flowting ball of the oil levelmeter.The cases that happened have a relation to the inadequacy pressure of the body inside.Analyze these cases and give some help in the comingmaintenance work.
insulation oil;breathing treatment;respirator silicagcl;oil gauge floating ball
TM41
B
1004-289X(2013)03-0074-03
2013-05-02