變壓器中性點(diǎn)套管滲漏油缺陷分析及診斷

曾莉

摘要：文章根據(jù)220kV某變電站變壓器中性點(diǎn)套管發(fā)生油鏡滲漏油缺陷的情況，結(jié)合停電對(duì)套管進(jìn)行試驗(yàn)檢查，通過絕緣電阻等常規(guī)試驗(yàn)判定該變壓器中性點(diǎn)套管末屏接地，即決定對(duì)缺陷套管進(jìn)行更換，之后對(duì)缺陷套管進(jìn)行解體檢查，剖析故障原因，并對(duì)變壓器套管運(yùn)維提出建議。

關(guān)鍵詞：變壓器；中性點(diǎn)套管；滲漏油缺陷；絕緣電阻；設(shè)備解體；缺陷分析 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM407 文章編號(hào)：1009-2374（2016）11-0047-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.11.024

2002年12月秦山二期二號(hào)機(jī)組調(diào)試期間，機(jī)組一回路進(jìn)行熱態(tài)試驗(yàn)中，2RCP021VP保護(hù)閥控制柜前溫度傳感器高溫報(bào)警。現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)2RCP021VP保護(hù)閥控制管線BANJO接頭處泄漏。此事件中，接頭泄漏量不大，系統(tǒng)損失得到及時(shí)補(bǔ)充，保護(hù)閥未開啟，否則將會(huì)導(dǎo)致熱態(tài)試驗(yàn)失敗。

SEBIM安全閥是世界上先進(jìn)的先導(dǎo)式安全閥，有著優(yōu)越的低壓保護(hù)性能。但是，SEBIM安全閥對(duì)安裝和檢修質(zhì)量有較高的要求，它關(guān)系到核電廠的安全運(yùn)行。下面針對(duì)秦山核電站二期和法國(guó)Saint-Laurent NPP核電站穩(wěn)壓器安全閥閥頭管線接頭泄漏事件以及多年檢修中發(fā)現(xiàn)BANJO接頭處硼結(jié)晶問題，分析事故的原因、可能產(chǎn)生的后果及應(yīng)采取的措施，并對(duì)SEBIM安全閥檢修的要領(lǐng)、方法和應(yīng)注意的問題闡述自己的一些見解。

1 穩(wěn)壓器安全閥的工作原理

穩(wěn)壓器安全閥是核電廠運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備之一，其主要作用是在RCP系統(tǒng)超壓時(shí)將穩(wěn)壓器內(nèi)的壓力及時(shí)釋放，保證系統(tǒng)及設(shè)備的安全。而當(dāng)系統(tǒng)處于低壓狀態(tài)時(shí)，及時(shí)關(guān)閉閥門，保護(hù)一回路壓力，避免壓力太低造成堆芯融化風(fēng)險(xiǎn)，是核島一回路的最后一道壓力屏障。

穩(wěn)壓器安全閥是一個(gè)由穩(wěn)壓器、保護(hù)閥、隔離閥、保護(hù)閥控制器、隔離閥控制器、冷凝器及壓力、溫度、流量傳感器等組成的壓力溫度安全保護(hù)系統(tǒng)。

系統(tǒng)熱介質(zhì)通過穩(wěn)壓器上方引壓管線進(jìn)入保護(hù)閥控制柜，通過濾筒到達(dá)R1處。正常運(yùn)行期間，R1開啟，R2關(guān)閉。R1、保護(hù)閥閥頭與系統(tǒng)壓力一致，保護(hù)閥處于關(guān)閉狀態(tài)。引壓管線至閥頭管線無介質(zhì)流動(dòng)，傳感器測(cè)取溫度與環(huán)境溫度相同。當(dāng)系統(tǒng)超壓時(shí)，控制塊向下移動(dòng)，R1關(guān)閉，R2開啟。保護(hù)閥閥頭卸壓，保護(hù)閥開啟。

2 泄漏事故

2.1 秦山核電站二期BANJO接頭泄漏事件

2002年12月秦山二期二號(hào)機(jī)組調(diào)試期間，機(jī)組進(jìn)行一回路熱態(tài)試驗(yàn)。試驗(yàn)中2RCP021VP保護(hù)閥控制柜前溫度傳感器高溫報(bào)警。事故發(fā)生后，現(xiàn)場(chǎng)查看發(fā)現(xiàn)，在穩(wěn)壓器頂部閥體位置發(fā)現(xiàn)2RCP021VP保護(hù)閥閥頭處控制管線BANJO接頭處漏水。閥頭控制管線各部件連接圖及泄漏部位如圖2所示：

由于控制管線BANJO接頭與閥頭相連處發(fā)生滲漏，高溫系統(tǒng)水開始補(bǔ)充入控制柜，導(dǎo)致引壓管線、冷凝罐和控制柜溫度升高，溫度傳感器主控室報(bào)警。在高溫介質(zhì)的作用下，2RCP021VP冷凝罐和控制柜過濾筒由亮金屬色變成灰黃色。從閥頭接頭處漏出介質(zhì)，沿著閥體往下，留下了難以去除的痕跡。

在此事件中，2RCP021VP保護(hù)閥控制管線BANJO接頭閥頭接頭泄漏量不大，系統(tǒng)損失得到及時(shí)補(bǔ)充，閥頭壓力沒有明顯下降。2RCP021VP保護(hù)閥并未開啟。若泄漏量再有所增加，就會(huì)造成閥頭內(nèi)部的壓力平衡破壞，保護(hù)閥開啟、一回路泄壓，熱態(tài)試驗(yàn)失敗。

2.2 法國(guó)Saint-Laurent NPP核電站泄漏事件

2000年的Saint-Laurent NPP法國(guó)核電站運(yùn)行期間，由于穩(wěn)壓器安全閥（保護(hù)閥）閥頭與控制管線BANJO接頭連接處泄漏，而且泄漏量較大，導(dǎo)致保護(hù)閥閥頭內(nèi)部壓力下降，保護(hù)閥開啟，一回路開始泄壓。隔離閥在一回路壓力下降為139bar的時(shí)候自動(dòng)關(guān)閉。

由于隔離閥的及時(shí)關(guān)閉，避免了系統(tǒng)壓力過低導(dǎo)致的堆芯融化風(fēng)險(xiǎn)，但是，核島保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作使得控制棒緊急插入而引起的停堆。

2.3 BANJO接頭處硼結(jié)晶

秦山二期1&2號(hào)機(jī)組運(yùn)行的近十年時(shí)間里，SEBIM安全閥控制柜入口脈沖管線BANJO接頭處已多次發(fā)現(xiàn)硼結(jié)晶現(xiàn)象。拆下BANJO接頭時(shí)，許多脈沖管線都會(huì)向其他方向彈開一小段距離。2006年大修期間，對(duì)2RRA121VP閥體進(jìn)行解體檢查。在松開閥頭管線連接螺栓時(shí)，接頭向下彈開約10mm。

大多數(shù)BANJO接頭在閥組回裝時(shí)，都需要強(qiáng)行復(fù)位。由此造成接頭安裝后同軸度和平行度達(dá)不到要求，而造成接頭處泄漏。而2006年2RRA121VP閥頭管線回裝時(shí)，工作人員無論如何也無法將控制管線拉回至螺栓孔位置。

3 原因分析

通過對(duì)問題的分析，認(rèn)為BANJO接頭處泄漏和硼結(jié)晶主要的原因有以下四方面：

3.1 接頭與閥頭的同軸度和平行度未達(dá)到安裝要求

根據(jù)安裝要求：BANJO接頭與閥頭的平行度不得大于0.4mm，二者之間的同軸度不得大于0.3mm，并且要求在控制管線BANJO接頭安裝時(shí)，手動(dòng)能輕松地將螺栓擰入閥頭螺栓孔中。安裝要求如圖3所示：

當(dāng)BANJO接頭平行度大于0.3mm時(shí)，接頭與閥頭面存在一定的張角，螺栓緊固后，墊片與閥頭安裝面存有間隙，形成泄漏。而BANJO接頭同心度大于0.4mm時(shí)，安裝時(shí)需要強(qiáng)行將控制管線拉至兩孔同軸后再緊固。這種安裝導(dǎo)致螺栓和墊片受到一定的剪切應(yīng)力，長(zhǎng)時(shí)間作用可導(dǎo)致墊片損壞，造成接頭泄漏。

一般情況下，BANJO接頭是利用模擬體安裝的，其安裝的平行度和同軸度都能達(dá)到要求。但是，固定支架安裝無模擬體對(duì)控制管線固定。固定支架（包括焊接支架和U型螺栓支架）往往存在著強(qiáng)行組裝，使已經(jīng)安裝好的控制管線發(fā)生偏離斜，導(dǎo)致BANJO接頭同軸度和平行度無法滿足要求，這個(gè)問題在核電機(jī)組中普遍存在。

3.2 控制管線U型螺栓處安裝不當(dāng)

為了防止控制管線運(yùn)行期間的振動(dòng)，必須用固定板、U型螺栓和鎖緊螺母將控制管線固定在閥頭上，見圖2。要求固定板安裝后，其上平面應(yīng)與閥頭上平面平齊，且控制管線應(yīng)在自然狀態(tài)下與固定板上平面貼合。必須防止為使控制管線與固定板貼緊，一味地緊固鎖緊螺母。這將導(dǎo)致控制管線被下壓，BANJO接頭上翹，接頭處泄漏。法國(guó)Saint-Laurent NPP核電站泄漏事件就是由于這個(gè)原因造成的。

SEBIM安全閥控制管線的安裝是利用SEBIM安全閥閥體模擬體安裝，模擬體上無確定控制管線方位的固定板。通常安裝人員比較重視BANJO接頭平行度和同軸度，容易忽視控制管線的安裝方位?？刂乒芫€與固定板之間存在間隙的現(xiàn)象普遍存在，經(jīng)常會(huì)因?yàn)榭刂乒芫€安裝導(dǎo)致BANJO接頭的平行度不合格而產(chǎn)生泄漏。

3.3 墊片安裝不當(dāng)

每個(gè)BANJO接頭上下都安裝有兩個(gè)內(nèi)外環(huán)石墨金屬纏繞墊片。接頭兩側(cè)的凹槽可剛好將墊片裝入其中，如圖3所示。石墨金屬纏繞墊片安裝時(shí)要求：墊片不得脫焊、散架失效。凹槽內(nèi)也不得有任何異物，墊圈必須完全平整地放入凹槽內(nèi)。

由于墊片帶金屬內(nèi)外環(huán)，有時(shí)內(nèi)環(huán)較容易與石墨環(huán)脫離或本身已松動(dòng)，這種墊片無法使用。緊固接頭時(shí)，墊片未完全放入凹槽內(nèi)，會(huì)造成墊片、閥體、螺栓和密封面的損壞，導(dǎo)致接頭處泄漏。2008年秦山二期就發(fā)生過墊片未完全放入凹槽，導(dǎo)致閥頭螺栓孔螺紋損壞。墊片還會(huì)將接頭外邊緣和閥頭表面擠壓出印跡。

3.4 螺栓緊固力矩過小

根據(jù)圖紙要求，BANJO接頭螺栓（128）的緊固力矩為110N·m。在SEBIM安全閥檢修工作中，同時(shí)檢修的安全閥很多，每臺(tái)設(shè)備涉及緊固的部位又很多。因此，工作中常會(huì)疏忽，使一些部位緊固力矩達(dá)不到要求。本文中的秦山二期調(diào)試期間控制管線接頭泄漏，就是接頭緊固力矩未達(dá)到要求。

4 處理措施

4.1 對(duì)接頭與閥頭同軸度、平行度問題的處理

SEBIM安全閥的管線接頭由于受支架的影響，安裝后接頭不能保證同軸度和平行度。機(jī)組在運(yùn)行一段時(shí)間后，接頭處往往就會(huì)出現(xiàn)輕微硼結(jié)晶。這時(shí)再進(jìn)行處理，需要拆除所有控制柜、閥體，更換成模擬體安裝，還需要對(duì)接頭焊縫按核級(jí)要求處理。因此，建議從維修角度入手對(duì)這些問題進(jìn)行處理。

4.1.1 對(duì)于固定支架導(dǎo)致的BANJO接頭輕微偏差問題，可適當(dāng)?shù)靥岣呗菟ǖ木o固力矩。為避免對(duì)螺紋造成損傷，螺栓緊固力矩不得超過150N·m。實(shí)踐證明，用此方法后，在以后的一年時(shí)間里再也沒有發(fā)生硼結(jié)晶

現(xiàn)象。

4.1.2 控制管線偏離較大距離問題，采取了如下措施：（1）對(duì)U型螺栓導(dǎo)致的偏離。松開控制管線上游U型螺栓，根據(jù)應(yīng)力釋放后管線的位置，重新加工U型螺栓安裝孔，安裝U型螺栓；（2）對(duì)焊接支架導(dǎo)致的應(yīng)力。切割控制管線上游固定支架，將應(yīng)力完全釋放，確定固定支架的焊接位置后進(jìn)行重新焊接。

4.2 U型螺栓安裝不當(dāng)問題

安全閥組安裝，緊固鎖緊螺母是最后一個(gè)工作步驟。緊固螺母前，對(duì)控制管線與固定板之間的間隙有一個(gè)大概估算。鎖緊螺母緊固的過程中，對(duì)角緊固保持同步。同時(shí)，需要一直注意觀察和測(cè)量間隙，一旦間隙值有變化，馬上停止緊固。

4.3 墊片安裝不當(dāng)問題

4.3.1 對(duì)損壞的閥頭螺栓孔重新攻絲，沖洗閥頭并清潔。回裝閥頭時(shí)更換所有墊片。

4.3.2 對(duì)閥頭面壓痕，用砂紙打磨去除痕跡。

4.3.3 更換損壞或封面有壓痕的螺栓。

4.4 螺栓緊固力矩過小問題

應(yīng)該在SEBIM安全閥的充水排氣工作結(jié)束后，工作負(fù)責(zé)人必須對(duì)所有控制柜和閥體需要力矩緊固的部位，如螺栓、針形閥和針形閥安裝接頭等部位重新確認(rèn)力矩，這是SEBIM安全閥檢修工作中很重要的一個(gè)步驟。

5 應(yīng)注意的問題

（1）BANJO接頭安裝應(yīng)嚴(yán)格按平行度和同心度要求來安裝；（2）固定支架安裝應(yīng)在利用模擬體將控制管線和脈沖管線固定的情況下安裝；（3）墊片安裝前應(yīng)嚴(yán)格檢查，安裝中仔細(xì)觀察其落位情況，裝配應(yīng)在良好的照明條件下進(jìn)行；（4）應(yīng)養(yǎng)成工作前告知要求、工作中互相提醒、有問題及時(shí)匯報(bào)、工作結(jié)束后專人檢查確認(rèn)的良好習(xí)慣。

6 結(jié)語

總結(jié)穩(wěn)壓器安全閥的安裝問題和多年的檢修經(jīng)驗(yàn)，穩(wěn)壓器安全閥閥頭泄漏故障產(chǎn)生的原因主要有三個(gè)方面：（1）控制管線支架安裝時(shí)，其上平面低于閥頭上平面，使控制管線與固定板之間產(chǎn)生間隙；（2）控制管線緊固時(shí)，忽略了間隙導(dǎo)致了管線產(chǎn)生較大的變形；（3）螺栓緊固力矩未達(dá)到110N·m。以上三點(diǎn)綜合在一起，會(huì)導(dǎo)致較大的泄漏事件。

參考文獻(xiàn)

[1] 法國(guó)SEBIM公司.RCP先導(dǎo)式安全閥運(yùn)行維修手冊(cè)

[S].2001.

作者簡(jiǎn)介：蔣振華（1983-），男，浙江杭州人，中核核電運(yùn)行管理有限公司工程師，研究方向：閥門和管道的檢修。

（責(zé)任編輯：蔣建華）