一起主變儲油柜膠囊破損的共性問題分析

郭晗，郭順楠，李學良

(1.福建福清核電有限公司，福建福州350318;2.國網(wǎng)廈門供電公司，福建廈門361000; 3.國網(wǎng)冀北香河縣供電有限公司，河北廊坊065400)

一起主變儲油柜膠囊破損的共性問題分析

郭晗1，郭順楠2，李學良3

(1.福建福清核電有限公司，福建福州350318;2.國網(wǎng)廈門供電公司，福建廈門361000; 3.國網(wǎng)冀北香河縣供電有限公司，河北廊坊065400)

本文結合一起500kV主變的三臺單相變壓器均發(fā)現(xiàn)膠囊破損的共性事件，分析了膠囊破損原因及可能的危害，并提出相關防范措施及改進建議，為今后主變的安裝工序提供必要的參考依據(jù)。

變壓器;油枕;膠囊;真空注油

1 引言

電力變壓器作為電能的傳輸、轉換的核心設備，在電網(wǎng)中發(fā)揮重大作用，該設備的安全、穩(wěn)定、可靠運行不僅關系到變壓器本身，而且還關系到整個電網(wǎng)，其安裝和檢修質量對設備的運行狀況有至關重要的影響。

國標GBJ148－90《電氣裝置安裝工程:電力變壓器、油浸電抗器、互感器施工及驗收規(guī)范》中規(guī)定: 220kV及以上變壓器、電抗器必須真空注油［1］。本文通過分析一起500kV主變的三臺單相變壓器均發(fā)現(xiàn)膠囊破損的共性事件，提出變壓器抽真空注油工序及油位計設計等方面的不足，并提出鑒別膠囊破損的新方法。

2 事件背景

某發(fā)電廠500kV主變型號為DFP410000/500，冷卻方式為ODAF，接線組別為I i，三相聯(lián)接組別為YNd11，由三臺單相變壓器組成，儲油柜為膠囊式。

該500kV主變于2013年開始投入運行，2015年巡檢發(fā)現(xiàn)，該主變C相油位與其他兩相有較大的偏差，且油位偏低。現(xiàn)場排查，未發(fā)現(xiàn)變壓器存在滲漏油現(xiàn)象。翻閱巡檢記錄，發(fā)現(xiàn)該主變C相油位投運至今呈下降趨勢，結果如表1所示。

表1 主變油位檢查記錄

根據(jù)現(xiàn)場故障處理預案(類似相關規(guī)程)，檢修人員在帶電情況下對該主變C相油位計進行檢查，未發(fā)現(xiàn)異常情況，由此排除表記故障造成的示數(shù)異常，初步判斷該主變C相儲油柜內部存在異常。通過現(xiàn)場取樣，該變壓器油樣分析結果正常，該缺陷暫不影響主變正常運行，故決定待大修期間對該問題進行排查處理。

3 事件處理

2015年11月，變壓器大修期間，在對該油位缺陷進行排查過程中，打開C相主變儲油柜頂罩，發(fā)現(xiàn)膠囊內部存在充油現(xiàn)象，同時對A、B相主變儲油柜進行排查，均發(fā)現(xiàn)膠囊內部存在充油現(xiàn)象，且C相膠囊內部油量最多，A相最少。判斷為膠囊存在破損缺陷或安裝時膠囊內誤打入變壓器油所致。

根據(jù)3個膠囊均出現(xiàn)內部充油的異常情況，決定首先對充油量最多C相膠囊進行更換。檢查更換下的膠囊，發(fā)現(xiàn)膠囊存在約3.5cm的破口，如圖1所示。

后續(xù)對A、B相膠囊也進行了更換處理，發(fā)現(xiàn)三個膠囊的破口均位于油位計浮子轉向板附近，如圖2所示。

4 膠囊破損原因分析

該起主變三臺變壓器均出現(xiàn)了膠囊破損的情況，且破口均在油位計浮子轉向板附近，為共性問題，經(jīng)現(xiàn)場檢查和分析，推斷可能原因如下:

(1)安裝不當所致。油位計浮球連桿通過螺栓固定在浮子轉向板上，浮子桿固定部位存在四角尖端，除此之外，油枕內并無其他尖端。該破口可能為安裝過程中，注油操作不當導致尖端劃破膠囊。即安裝時采用全抽真空注油方式，本體與膠囊一同抽真空。抽真空注油過程中，變壓器內未充油部分，相對壓力較低，可能出現(xiàn)實際油位低于油位計顯示油位的情況。若破真空過早，儲油柜內實際未充油，而破真空閥門打開過快，則容易造成膠囊迅速膨脹，與浮子轉向板的尖端強烈碰撞，產生破口。

(2)運行過程中所致。當本體油溫變化較快，變壓器油熱脹冷縮，膠囊隨本體變壓器油呼吸時多次上下運動，膠囊與浮子轉向板的四角尖端發(fā)生碰撞，經(jīng)多次撞擊后，造成膠囊破損。但由于變壓器儲油柜具有低油位報警功能，運行歷史中并未出現(xiàn)低油位報警，日常巡檢中也未發(fā)現(xiàn)油位降至0點，故判斷運行中發(fā)生碰撞所致的可能性很小。

(3)膠囊的制造材料和工藝問題。即膠囊的制造材料和工藝達不到要求，耐油性和耐高溫性能較差，在變壓器油的長期浸泡和應力作用下，發(fā)生老化和內部龜裂，最后發(fā)展為破損缺陷。但觀察更換下來的膠囊，由于破口并不是膠囊粘粘處，且膠囊并未出現(xiàn)老化現(xiàn)象，該可能性可基本排除。

(4)安裝前已破損。該主變膠囊是在變壓器廠內完成組裝，連同儲油柜一同運輸入廠。在現(xiàn)場并未對膠囊進行單獨檢查，存在安裝前已破損的可能性。

5 膠囊的作用及破損危害分析

當變壓器油的體積隨油溫的升降而膨脹或縮小時，儲油柜起著儲油和補油的作用，以保證變壓器器身永遠浸在油內。變壓器儲油柜膠囊的主要作用是防止變壓器油與外界潮濕的空氣直接接觸，減少或防止水分和空氣等雜質進入變壓器，延緩變壓器油老化。

在該起事件處理中，通過對變壓器油位異常的現(xiàn)象進行分析，利用窗口進行排查，并根據(jù)分析結果及時更換膠囊，變壓器本體油樣未受影響。但膠囊存在破口，如未能及時處理，時間一長，將對變壓器的使用壽命和安全運行造成很大威脅。

(1)變壓器油受潮。膠囊一旦出現(xiàn)破口，變壓器由密封狀態(tài)變?yōu)榉敲芊鉅顟B(tài)，儲油柜油面與外界氣壓平衡，變壓器油通過呼吸器與外界空氣直接接觸，存在外界水分和潮氣直接進入油內的風險。在500kV變壓器中，油中水分要求很高(＜15ppm)，若變壓器油受潮，溶解在變壓器油中的水在強電場作用下易向繞組聚集，使變壓器繞組的紙質絕緣吸收水后造成絕緣性能降低，引起線圈對地擊穿或線圈匝間短路，造成設備損壞。

(2)假油位。膠囊有破口，造成膠囊內部充油下沉，下壓浮球，使油位計不能正確指示真實油位，影響運行檢修人員對變壓器油位的跟蹤判斷。對變壓器的正常運行造成危害。

(3)堵塞本體呼吸通道。膠囊破損進油后，在重油的作用下，膠囊有可能堵塞油枕通至本體的油路管道，導致油只能留在油枕而不能回流到本體，本體內逐漸形成負壓、瓦斯內少油或無油，造成輕瓦斯和重瓦斯動作［2］。

6 防范措施及建議

根據(jù)分析結果，針對該主變三臺單相變壓器均出現(xiàn)膠囊破損的共性問題，提出以下幾點建議:

(1)變壓器抽真空注油過程中，需確定變壓器油已進入油枕，至一定油位后再破真空，且破真空過程要緩慢進行，防止膠囊迅速膨脹，與浮子轉向板的尖端發(fā)生強烈碰撞。

(2)該變壓器采用大連世有生產的YZF3－186* 296(TH)型油位計，該油位計的浮子轉向板上存在尖端。該設計雖已廣泛應用，但在特殊情況下，存在與膠囊發(fā)生強烈碰撞，導致膠囊破損的可能。建議后續(xù)對該設計進行改進:油枕內針對該轉向板增設防護板，避免膠囊與轉向板尖端直接碰撞;對該油位計轉向板進行改進，可將尖端處進行倒角處理，以保證油枕內壁無尖角、毛刺。

(3)若膠囊在變壓器廠內既已完成裝配，運輸?shù)綇S后，需打開儲油柜端蓋，展平、檢查膠囊，并進行油位計安裝。同行電廠曾經(jīng)因直接從儲油柜下部安裝油位計，導致膠囊未展平，浮球及連桿被膠囊包住，在運行過程中，發(fā)生浮球捅破膠囊的事件。

(4)當變壓器出現(xiàn)油位異常，懷疑膠囊破損時，可通過儲油柜集氣室引下的儲油柜注放油閥進行取油樣，若該油樣水分遠高于本體水分，可初步判斷膠囊可能存在破口。

7 總結

該文結合一起500kV主變的三臺單相變壓器均出現(xiàn)膠囊破損的共性事件，通過分析排查，對變壓器油位計的浮子轉向板的設計提出改進意見，并對變壓器抽真空注油工序進行完善，最后提出一種新的方法，即通過油樣與油位分析，綜合判斷儲油柜膠囊是否存在破口缺陷。

［1］GBJ148－90，電氣裝置安裝工程電力變壓器、油浸電抗器、互感器施工及驗收規(guī)范［S］.北京:中華人民共和國建設部，1990.

［2］孫威，方毅平，劉秋平，等.500kV鵝城換流變油枕膠囊破壞原因分析［J］.湖南電力，2013，33(5):30－32.

The Common Problem Analysis of the Breakdown of Transformer's Conservator Capsule

GUO Han1，GUO Shun-nan2，LI Xue-liang3
(1.Fujian Fuqing Nuclear Power Station，F(xiàn)uzhou 350318，China;2.State Grid Xiamen Electric Power Supply Company，Xiamen 361000，China;3.State Grid Jibei Xianghe Power Supply Co.ltd，Langfang 065400，China)

This paper is combine with a common event that three single phase transformer's conservator capsule of a 500kV transformer are all broken to analysis the reason and the harm of the conservator capsule's damage.The preventive measures and improved opinion are proposed to provide necessary basis for the installation procedure of the transformer.

transformer;conservator;capsule;vacuum oiling

TM41

B

1004－289X(2016)04－0106－03

2016－01－26

郭晗(1988－)，女，助理工程師，從事核電廠電氣調試維修工作;郭順楠(1988－)，男，助理工程師，從事變電站運維工作。