干式變壓器繞組筒體產(chǎn)生裂紋的分析與處理

任玉寶

（酒鋼集團(tuán)宏晟電熱公司，甘肅嘉峪關(guān) 735100）

引言

2019 年11 月，某電廠300 MW 機(jī)組廠用電公用系統(tǒng)變壓器定檢期間，另一臺(tái)公用變壓器檢修，所帶母線段負(fù)荷切至該公用變壓器接帶的母線段運(yùn)行。該變壓器帶兩個(gè)母線段負(fù)荷運(yùn)行，負(fù)荷增大一倍，變壓器負(fù)載達(dá)到額定容量的70%，變壓器本體嗡嗡聲明顯增大，變壓器電流、電壓、本體溫度等各項(xiàng)參數(shù)全部正常。12 月對(duì)該變壓器安排進(jìn)行檢修，發(fā)現(xiàn)該變壓器高壓側(cè)B相繞組筒體高壓引線凸臺(tái)根部上、下出現(xiàn)兩處裂紋，確認(rèn)為繞組澆鑄環(huán)氧樹脂開裂。針對(duì)該變壓器異常現(xiàn)象，組織分析了變壓器筒體裂紋產(chǎn)生的根源，制定相應(yīng)解決方案，進(jìn)行了處理。

1 廠用干式公用變壓器系統(tǒng)簡(jiǎn)介

該電廠的廠用電公用系統(tǒng)共配置2 臺(tái)SCB9-2000 型6/0.4 kV 干式變壓器，各帶一段廠用公用母線段，中間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，兩段互為備用。該公用變由6 kV 工作段供電，經(jīng)6 kV 斷路器、動(dòng)力電纜接至變壓器高壓側(cè)接線端，降壓至380 V 經(jīng)低壓母排和低壓斷路器連接至400 V 低壓公用母線段，為廠用400 V 公用系統(tǒng)負(fù)載提供電源。干式變壓器主要由鐵芯、繞組、機(jī)座，風(fēng)機(jī)、導(dǎo)線、母排、測(cè)溫元件、溫控儀、箱體等組成。

公用變壓器技術(shù)參數(shù)表，見(jiàn)表1。

表1 公用變壓器技術(shù)參數(shù)表

2 干式公用變壓器裂紋的問(wèn)題

該變壓器高壓側(cè)B相繞組筒體高壓引線凸臺(tái)根部上、下出現(xiàn)兩處長(zhǎng)度150～300 mm、寬度≤0.5 mm的裂紋，這是該變壓器一個(gè)表面的現(xiàn)象，變壓器筒體裂紋在內(nèi)部的延伸無(wú)法看到。公用變環(huán)氧樹脂澆筑筒體裂紋如圖1所示。

圖1 筒體凸臺(tái)裂紋圖

3 原因分析及要因確認(rèn)

3.1 運(yùn)行參數(shù)分析

2019 年11 月，另一公用變檢修期間，該公用變帶兩段母線，通過(guò)運(yùn)行參數(shù)變化對(duì)比可以看出，變壓器電流大幅增加，溫度升高較多，觀察變壓器本身電磁及震動(dòng)的“嗡嗡”聲明顯增大，隨著所帶負(fù)載空壓機(jī)的加載，聲音還會(huì)突升。運(yùn)行參數(shù)變化對(duì)比分析見(jiàn)表2。

表2 變壓器運(yùn)行參數(shù)變化對(duì)比表

3.2 變壓器負(fù)載分析

穩(wěn)定負(fù)載：空調(diào)通風(fēng)段、空壓機(jī)房MCCB 段、加藥取樣MCC 段、主廠房通風(fēng)MCCB 段、凝結(jié)水精處理MCCB 段、煤倉(cāng)間MCCB 段。這些穩(wěn)定負(fù)荷均為較小功率的電動(dòng)機(jī)、空調(diào)等負(fù)載，不會(huì)對(duì)變壓器造成沖擊。

突變負(fù)載：2 臺(tái)儀用空壓機(jī)#3/4（YP315M-4，額定功率200 kW，額定電壓380 V，額定電流367.8 A）。由于受壓縮空氣系統(tǒng)影響，空壓機(jī)每15 min 卸載后再加載一次，空壓機(jī)加載電流瞬間可達(dá)到額定電流的3～5倍，接近電機(jī)啟動(dòng)電流，這是一個(gè)較大的沖擊電流，加上變壓器本身較大的運(yùn)行電流1 450 A，加載瞬間變壓器電流會(huì)超過(guò)額定電流，對(duì)變壓器產(chǎn)生較大沖擊，使變壓器繞組受到較大的電動(dòng)力沖擊，自身電磁聲、機(jī)械振動(dòng)聲明顯增大。并且隨著空壓機(jī)多次加載，頻繁受到?jīng)_擊，這對(duì)變壓器的運(yùn)行有較大影響。

3.3 變壓器溫度分析

變壓器溫度升高34 ℃以上，變壓器風(fēng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行冷卻后，溫度維持在90 ℃以下運(yùn)行。變壓器溫度大幅升高，繞組內(nèi)部和表面會(huì)有一定溫差，繞組和環(huán)氧樹脂澆筑材料受溫度大幅升高會(huì)出現(xiàn)明顯不同膨脹，由于膨脹系數(shù)不同，局部?jī)?nèi)應(yīng)力不均。

3.4 變壓器老化分析

該變壓器自2004 年12 月出廠投運(yùn)，至今運(yùn)行達(dá)15 年，長(zhǎng)期運(yùn)行，筒體各部老化，B 相筒內(nèi)部開裂的隱形缺陷，受溫度、應(yīng)力、沖擊影響逐漸暴露。

通過(guò)上述分析，變壓器環(huán)氧樹脂澆注筒體裂紋要因可以確定：

（1）變壓器溫度大幅升高，局部受熱不均，凸臺(tái)根部環(huán)氧樹脂澆注料和銅線圈出線導(dǎo)體膨脹系數(shù)不同，導(dǎo)致局部應(yīng)力集中環(huán)氧樹脂筒體開裂。

（2）變壓器所帶空壓機(jī)這一較大沖擊負(fù)荷，使變壓器異音升高，變壓器繞組受到較大突變的電動(dòng)力沖擊，環(huán)氧樹脂澆注筒體凸臺(tái)根部產(chǎn)生過(guò)大應(yīng)力，導(dǎo)致筒體凸臺(tái)根部產(chǎn)生裂紋。

4 解決對(duì)策

4.1 變壓器全面檢查

檢查確定變壓器整體結(jié)構(gòu)基本完整，按干式電力變壓器維修技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)該變壓器繞組、鐵芯等各部件進(jìn)行全面檢查、整改。

（1）鐵芯夾緊螺栓有個(gè)別松動(dòng)情況，進(jìn)行螺栓緊固。

（2）低壓母排有輕微下沉、夾件松動(dòng)的情況，對(duì)母排整體進(jìn)行了抬升固定，母排夾件進(jìn)行緊固處理。

（3）風(fēng)機(jī)有松動(dòng)異響，更換相應(yīng)風(fēng)機(jī)。

4.2 變壓器B相筒體裂紋防潮處理

（1）變壓器B 相筒體高壓側(cè)凸臺(tái)根部裂紋先清理干凈，由于裂紋縫隙微小，使用干凈的，壓力為0.5 MPa 壓縮空氣吹掃，將縫隙內(nèi)部灰塵徹底吹掃干凈。

（2）變壓器筒體裂紋防潮處理。采用變壓器專用修補(bǔ)劑，工業(yè)修補(bǔ)劑（可賽新TS528）低溫固化性能好，韌性好，用于變壓器、油箱、油罐、油管、法蘭等設(shè)備的滲油或泄露的修補(bǔ)；分類屬于環(huán)氧樹脂膠，工作溫度可達(dá)120 ℃；按A∶B=1∶1 的比例配置，固化速度快，25 ℃以上時(shí)5～10 min，可固化止漏，可帶油，方便可靠，可在低于5 ℃的寒冷氣候下使用，與基體結(jié)合強(qiáng)度高，其性能良好，滿足處理要求。

（3）按比例配好修補(bǔ)劑，一定要充分?jǐn)嚢杈鶆颍婵焖俚赝糠罂p隙，因?yàn)樾扪a(bǔ)劑固化時(shí)間較短，所以要在固化時(shí)間內(nèi)盡可能短的時(shí)間完成涂敷；涂敷修補(bǔ)劑后，在固化前不要碰觸，以防修補(bǔ)劑未固化好，碰觸后固化劑變形、脫開；該變壓器修補(bǔ)處理在室內(nèi)15 ℃時(shí)進(jìn)行，在5 min內(nèi)完成了涂敷，考慮溫度略低于快速固化的溫度，變壓器不急于投入運(yùn)行，因此延長(zhǎng)了固化時(shí)間24 h，之后檢查了修補(bǔ)劑固化情況良好，達(dá)到變壓器裂紋的密封、防潮的效果。

（4）修補(bǔ)劑固化后為白色，與變壓器筒體紅色漆面不同，如要筒體顏色一致，可涂刷紅色絕緣漆，使修補(bǔ)處顏色與原筒體顏色一致。見(jiàn)圖2、圖3。

圖2 筒體凸臺(tái)上部裂紋處理圖

圖3 筒體凸臺(tái)下部裂紋密封處理圖

4.3 變壓器預(yù)防性試驗(yàn)

鑒于該變壓器筒體出現(xiàn)裂紋，經(jīng)過(guò)處理后投運(yùn)，必須對(duì)變壓器進(jìn)行相應(yīng)預(yù)防性試驗(yàn)，尤其是變壓器裂紋修補(bǔ)處理后，只有試驗(yàn)合格，才能為變壓器確定能否繼續(xù)運(yùn)行提供依據(jù)。本變壓器進(jìn)行了例行絕緣電阻試驗(yàn)、耐壓試驗(yàn)、直流電阻試驗(yàn)，結(jié)果是合格的。預(yù)防性試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3～表5。

表3 絕緣電阻和吸收比測(cè)量表

表4 變壓器繞組直流電阻測(cè)量表

表5 耐壓試驗(yàn)表

4.4 變壓器溫度控制調(diào)整

該干式變壓器是SCB9 系列干式變壓器，溫度保護(hù)是當(dāng)干式變壓器的溫度達(dá)到設(shè)定溫度，溫控儀啟動(dòng)軸流風(fēng)機(jī)給變壓器線圈降溫，從而避免變壓器過(guò)熱。該干式變壓器冷卻風(fēng)機(jī)的溫度保護(hù)控制方式原設(shè)定為“自動(dòng)控制”，即90 ℃以下時(shí)風(fēng)機(jī)停止，100 ℃時(shí)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行，110 ℃時(shí)報(bào)警，148 ℃時(shí)跳閘。現(xiàn)更改設(shè)定為55 ℃以下時(shí)風(fēng)機(jī)停止，80 ℃時(shí)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行，以確保變壓器不出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間高溫運(yùn)行。對(duì)于重載變壓器采用適當(dāng)?shù)臏囟缺Ｗo(hù)控制方式能起到防止變壓器繞組超溫運(yùn)行，延緩變壓器絕緣老化速度，延長(zhǎng)變壓器使用壽命是有一定作用的。

5 實(shí)施效果

經(jīng)過(guò)變壓器檢修，對(duì)筒體裂紋處理，試驗(yàn)合格。投入運(yùn)行后，變壓器各項(xiàng)參數(shù)正常，接帶負(fù)荷正常，變壓器繞組溫度正常，各部無(wú)振動(dòng)，電磁聲音正常，負(fù)載加載時(shí)也變化不大?？梢源_定變壓器可以穩(wěn)定運(yùn)行。

但變壓器筒體有裂紋長(zhǎng)期運(yùn)行還是存在一定安全隱患，電廠已制定更換變壓器的計(jì)劃，在半年后實(shí)施更換，徹底消除這一隱患。

6 結(jié)束語(yǔ)

干式變壓器環(huán)氧樹脂澆筑筒體出現(xiàn)輕微裂紋，修補(bǔ)密封處理，試驗(yàn)合格后，是可以繼續(xù)運(yùn)行的。但要對(duì)變壓器的運(yùn)行參數(shù)等情況，嚴(yán)密監(jiān)視，避免出現(xiàn)超溫，大負(fù)荷沖擊。由于出現(xiàn)裂紋后，內(nèi)部繞組受損情況不明確，隱患也可能會(huì)有發(fā)展，變壓器長(zhǎng)期運(yùn)行存在一定風(fēng)險(xiǎn)，更換新型變壓器是最終解決方法。

根據(jù)該電廠公用干式變壓器出現(xiàn)裂紋的分析與處理，解決了變壓器能否繼續(xù)運(yùn)行的問(wèn)題，維持了該機(jī)組廠用公用系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。