一起大型變壓器調(diào)補(bǔ)變膠囊破裂分析與處理

徐木桂， 章海斌， 馬 凱

(1.國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司， 安徽 合肥 230022；2.國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司檢修分公司， 安徽 合肥 230009)

0 引言

膠囊式儲(chǔ)油柜內(nèi)裝有一個(gè)耐油的橡膠氣囊，氣囊內(nèi)部通過(guò)吸濕器與大氣連通，囊外為儲(chǔ)油柜內(nèi)部變壓器油，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。膠囊式儲(chǔ)油柜是大型油浸式變壓器必備的保護(hù)性組件，其作用首先是補(bǔ)償變壓器油因溫度變化而產(chǎn)生的體積膨脹或收縮，其次是將變壓器油與空氣和水分隔離，防止變壓器油吸濕和氧化。目前膠囊式儲(chǔ)油柜在500kV及以上變壓器中獲得廣泛應(yīng)用，但是膠囊一旦發(fā)生破裂將嚴(yán)重威脅變壓器的安全可靠運(yùn)行[1～5]。因此對(duì)于運(yùn)行和檢修狀態(tài)下的變壓器而言，通過(guò)各種輔助手段間接判斷膠囊的狀態(tài)具有重要意義，必要時(shí)可打開(kāi)儲(chǔ)油柜直接觀察膠囊的狀況[6～8]。本文介紹了一起大型變壓器調(diào)補(bǔ)變油位異常的缺陷及現(xiàn)場(chǎng)排查情況，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行分析初步判斷為膠囊破裂，隨后開(kāi)展停電檢修確認(rèn)膠囊破裂，最后提出了膠囊缺陷的預(yù)防措施和運(yùn)維建議。

圖1 膠囊式儲(chǔ)油柜結(jié)構(gòu)

1-放氣塞 2-吊環(huán) 3-油枕-膠囊聯(lián)通閥 4-呼吸器接口 5-集污盒 6-注放油口 7-主連管 8-浮球 9-擺桿 10-油位計(jì)

1 缺陷及現(xiàn)場(chǎng)排查情況

1.1 缺陷情況

某變電站2號(hào)主變?yōu)閱蜗?、油浸式、中性點(diǎn)無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓自耦變壓器，由主體變和調(diào)壓補(bǔ)償變兩部分組成。2018年7月，運(yùn)維人員發(fā)現(xiàn)2號(hào)主變調(diào)補(bǔ)變A相現(xiàn)場(chǎng)油位指示幾乎不隨溫度變化(油溫變化25℃-45℃)，而B(niǎo)、C相油位隨溫度變化而變化。在油溫40℃左右時(shí)，2號(hào)主變調(diào)補(bǔ)變A相油位指示4.7，遠(yuǎn)小于B、C相，如圖2所示。

圖2 2號(hào)主變調(diào)補(bǔ)變?nèi)嘤臀粚?duì)比

1.2 現(xiàn)場(chǎng)排查情況

2018年7月20日22時(shí)，運(yùn)維人員對(duì)2號(hào)主變調(diào)補(bǔ)變?nèi)噙M(jìn)行紅外測(cè)溫，測(cè)溫結(jié)果如圖3所示。通過(guò)測(cè)溫可以看出調(diào)補(bǔ)變A相油枕內(nèi)油位與B、C相明顯不同，A相近乎直線，B、C相類似于膠囊底部曲線。

圖3 2號(hào)主變調(diào)補(bǔ)變?nèi)嗉t外油枕油位

2018年7月26日，檢修專業(yè)人員對(duì)該設(shè)備油位進(jìn)行進(jìn)一步檢查。實(shí)際油位核查具體如下：

(1)敲擊油枕外殼，震動(dòng)油枕內(nèi)浮子，A相油位指示未變化，排除浮子粘滯的可能性。調(diào)節(jié)傳感器，油位指示指針發(fā)生變化，排除傳感器損壞的可能性，如圖4所示。

(2)現(xiàn)場(chǎng)使用如圖5所示的“連通器法”核實(shí)2號(hào)主變調(diào)補(bǔ)變A相實(shí)際油位，并測(cè)量B相油位進(jìn)行對(duì)比。首先，拆除A、B相調(diào)補(bǔ)變呼吸器，保證測(cè)量為真實(shí)的油位；然后，連接測(cè)量管道，核查實(shí)際油位并做好標(biāo)記；最后，測(cè)量油位高度。測(cè)量的實(shí)際油位如表1所示?？梢钥闯鲇蜏卮笾孪嗤?號(hào)主變調(diào)補(bǔ)變A相實(shí)際油位比B相高，而現(xiàn)場(chǎng)油位計(jì)指示A相遠(yuǎn)低于B相。

圖4 傳感器及浮子檢查

圖5 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)油位示意圖

設(shè)備調(diào)補(bǔ)變A相調(diào)補(bǔ)變B相油溫46℃44℃油位計(jì)示數(shù)4.77.2油面實(shí)際高度(從油枕底部開(kāi)始測(cè)量)1100mm820mm

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察及與運(yùn)維人員溝通，2號(hào)主變調(diào)補(bǔ)變A相油杯看不到呼吸現(xiàn)象。運(yùn)維人員更換A相呼吸器后，A相油杯仍看不到呼吸的現(xiàn)象。

2 原因分析

綜合以上檢測(cè)、檢查可以看出：(1)2號(hào)主變調(diào)補(bǔ)變A相油位不隨油溫變化；(2)2號(hào)主變A相調(diào)補(bǔ)變實(shí)際油位高，油位計(jì)指示比實(shí)際油位低；(3)紅外圖譜顯示2號(hào)主變調(diào)補(bǔ)變A相油枕內(nèi)油位近似于直線，B、C相可明顯看出膠囊外輪廓線。(4)2號(hào)主變調(diào)補(bǔ)變A相呼吸器無(wú)呼吸現(xiàn)象。

根據(jù)以上檢查結(jié)果初步判斷缺陷原因?yàn)椋?號(hào)主變調(diào)補(bǔ)變A相油枕內(nèi)膠囊可能破損，變壓器油進(jìn)入膠囊內(nèi)，導(dǎo)致A相紅外測(cè)溫為直線，膠囊失去呼吸調(diào)節(jié)油位的作用，浮子與膠囊底部不隨溫度上下浮動(dòng)。如圖6所示。

圖6 缺陷原因初步分析示意圖

確認(rèn)膠囊破裂后，迅速組織開(kāi)展了變壓器油的色譜、含氣量和微水分析，綜合分析判斷，數(shù)據(jù)沒(méi)有明顯異常，短期內(nèi)對(duì)設(shè)備安全運(yùn)行不會(huì)造成明顯影響。隨后縮短油化檢測(cè)周期，由專業(yè)人員每周開(kāi)展1次油化分析，及時(shí)跟蹤判斷變壓器油變化趨勢(shì)，結(jié)合年度停電檢修處理。

3 停電檢查處理

2019年3月11日至3月24日，結(jié)合主變停役檢修，檢修專業(yè)人員對(duì)調(diào)補(bǔ)變A相油枕膠囊進(jìn)行檢查處理。打開(kāi)油枕頂部連通閥悶板，觀察膠囊內(nèi)部發(fā)現(xiàn)內(nèi)部滲油，確認(rèn)油枕膠囊已破損，如圖7所示。

油枕排油后進(jìn)一步檢查2號(hào)主變調(diào)補(bǔ)變A相膠囊破損情況較為嚴(yán)重，破損位置為油枕膠囊下部貼近油位計(jì)浮球拉桿拐臂處，如圖8所示。檢修人員隨即對(duì)破損的膠囊進(jìn)行更換。

圖7 2號(hào)主變調(diào)補(bǔ)變A相膠囊內(nèi)部發(fā)現(xiàn)滲油

圖8 2號(hào)主變調(diào)補(bǔ)變A相膠囊破裂情況

分析膠囊破損原因如下：

(1)膠囊隨本體調(diào)補(bǔ)變油呼吸時(shí)多次上下運(yùn)動(dòng)或油位計(jì)浮球上下浮動(dòng)，帶動(dòng)拐臂尖端棱角碰觸膠囊本體，導(dǎo)致膠囊劃破。

(2)膠囊的制造材料和工藝問(wèn)題。即膠囊的制造材料和工藝達(dá)不到要求，耐油性和耐高溫性能較差，在變壓器油的浸泡和應(yīng)力作用下，發(fā)生老化和內(nèi)部龜裂，最后發(fā)展為破損缺陷。

4 總結(jié)

本次及時(shí)發(fā)現(xiàn)并科學(xué)處置大型變壓器調(diào)補(bǔ)變膠囊破裂，成功避免了主變的非計(jì)劃停運(yùn)。為杜絕大型變壓器膠囊破裂，便于運(yùn)維人員準(zhǔn)確判斷運(yùn)行變壓器膠囊狀態(tài)，可以采取以下措施：

(1) 在設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會(huì)階段，選用質(zhì)量可靠、運(yùn)行履歷良好的品牌膠囊。

(2) 在變壓器制造組裝階段，油位計(jì)安裝好后，用手撥動(dòng)浮球使其上下擺動(dòng)，判斷其是否有尖銳部分碰觸膠囊表面。如果存在上述情況，需改進(jìn)油位計(jì)。

(3) 變壓器投運(yùn)后運(yùn)維人員日常巡視時(shí)要加強(qiáng)對(duì)油溫、油位、呼氣情況數(shù)據(jù)的比對(duì)分析，切實(shí)做到“日對(duì)比、周分析、月總結(jié)”，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常狀況。檢修人員對(duì)設(shè)備的異?，F(xiàn)象要及時(shí)響應(yīng)，開(kāi)展相關(guān)檢查檢測(cè)，保障設(shè)備安全可靠運(yùn)行。

(4) 定期開(kāi)展變壓器儲(chǔ)油柜紅外測(cè)溫是判斷膠囊狀態(tài)的有效手段，紅外圖譜可以較準(zhǔn)確反映膠囊狀態(tài)曲線，發(fā)生破裂缺陷時(shí)近乎直線。

(5) 發(fā)生膠囊破裂缺陷后，應(yīng)結(jié)合油色譜數(shù)據(jù)，經(jīng)連續(xù)跟蹤比對(duì)，綜合分析判斷變壓器狀態(tài)，科學(xué)制定應(yīng)對(duì)策略，盡量避免非計(jì)劃停運(yùn)。