換流變壓器閥側(cè)套管故障分析

方 祎，常聚忠，張正茂，楊 冰

（國網(wǎng)湖北省電力有限公司檢修公司，湖北 武漢 430050）

0 引 言

換流變壓器是直流換流站的重要設(shè)備。套管在換流變壓器運(yùn)行過程中起保護(hù)作用，然而由于套管長期置于戶外，日曬雨淋，時(shí)常會(huì)發(fā)生故障，嚴(yán)重縮短了換流變壓器的使用壽命[1-2]。

套管事故在全部換流變事故中所占比例并不是很大，但有著逐年增大的趨勢。目前常用的套管大致有充油套管、充氣套管以及干式套管。其中，充氣套管的SF6壓力若過低，會(huì)造成套管爆炸，極易引起換流變壓器失火，十分危險(xiǎn)[3-4]。

1 事故經(jīng)過

2015年10月28日13時(shí)39分，龍泉站極I直流控保B系統(tǒng)發(fā)出極I Y/Y B相換流變閥側(cè)b套管SF6壓力低報(bào)警，現(xiàn)場人員加強(qiáng)了設(shè)備的巡檢和分析。而在10月30日14時(shí)16分，極I直流控制保護(hù)A系統(tǒng)也發(fā)出了極I Y/Y B相換流變閥側(cè)b套管SF6壓力低報(bào)警，因換流變壓器閥側(cè)套管SF6密度繼電器在閥廳內(nèi)部，無法現(xiàn)場查看套管實(shí)際壓力值。

2 事故分析

2.1 換流變壓器及其套管情況

龍泉站極I Y/Y B相換流變壓器型號為TCH146DR，廠家為瑞典ABB，而閥側(cè)b套管型號為GGF-1950，同樣由瑞典ABB生產(chǎn)。龍泉站換流變壓器閥側(cè)套管在2003年6月投入運(yùn)行，之前未出現(xiàn)過SF6泄漏問題。該套管屬于油氣混合套管，閥側(cè)套管的前半部分通過SF6氣體絕緣，后半部分通過變壓器油絕緣，閥側(cè)套管及其SF6密度繼電器布置在閥廳內(nèi)，無密度顯示，僅有報(bào)警和跳閘節(jié)點(diǎn)輸出，在正常運(yùn)行時(shí)無法觀察壓力與實(shí)施補(bǔ)氣。

換流變壓器閥側(cè)b套管SF6額定壓力為0.37 MPa，配置有2個(gè)密度監(jiān)視繼電器，編號分別為512.2和512.4。每個(gè)密度繼電器配置有三副接點(diǎn)，分別為壓力低報(bào)警1段（0.35 MPa）、壓力低報(bào)警2段（0.33 MPa）和壓力低跳閘（0.31 MPa）。

系統(tǒng)會(huì)在對兩個(gè)繼電器的報(bào)警2段和2個(gè)跳閘信號進(jìn)行“三取二”邏輯判斷后出口跳閘，報(bào)警1段則僅報(bào)警，不參與跳閘邏輯判斷。

在兩個(gè)密度繼電器的2個(gè)報(bào)警2段接點(diǎn)和2個(gè)跳閘信號接點(diǎn)中，出現(xiàn)1個(gè)報(bào)警2段和1個(gè)跳閘信號或者2個(gè)跳閘信號即會(huì)導(dǎo)致直流閉鎖，如圖1所示。

圖1 三取二跳閘邏輯

2.2 事故原因分析

事故發(fā)生時(shí)，套管的兩個(gè)SF6密度繼電器均出現(xiàn)報(bào)警，證明該套管確實(shí)存在SF6壓力低情況。查閱套管維護(hù)說明書后發(fā)現(xiàn)該類型套管SF6壓力不允許低于0.35 MPa。依據(jù)2015年1月SF6密度繼電器校驗(yàn)報(bào)告，兩個(gè)密度繼電器報(bào)警I段的動(dòng)作定值分別為0.347 MPa（512.4繼電器）和0.345 MPa（512.2繼電器）。由于兩次報(bào)警間隔2天，經(jīng)初步測算，當(dāng)前套管滲漏速度約0.001 MPa/天，按此速度至等級2報(bào)警（定值0.33 MPa）僅需要15天，設(shè)備已不能長期安全運(yùn)行。由于套管布置在閥廳內(nèi)，無法確定套管泄漏的發(fā)展情況，若泄漏加快有可能導(dǎo)致極I直流系統(tǒng)強(qiáng)迫停運(yùn)，因此需要及時(shí)申請停電處理。

3 事故處理措施

3.1 初步處理

分析可知，該類型套管最可能出現(xiàn)的滲漏位置有頂部導(dǎo)電桿連接、頂部法蘭面、底部法蘭面、密度繼電器接頭位置以及硅橡膠表面共5處。具體處理過程如下：

（1）使用紅外檢漏儀及手持式SF6檢測儀對套管上述5個(gè)部位進(jìn)行全面的反復(fù)檢漏，未能檢測出滲漏點(diǎn)。對SF6密度繼電器接頭采用包扎檢漏方式，同樣未能檢測出滲漏點(diǎn)。

（2）該套管在2015年1月年度檢修期間，由于需測試套管SF6氣體，曾對密度繼電器進(jìn)行過拆裝，在回裝前測量套管SF6壓力值為0.37 MPa，且在回裝后包扎檢漏未檢測出滲漏點(diǎn)。

（3）以往同類套管出現(xiàn)SF6滲漏，絕大多數(shù)為密度繼電器接頭部位出現(xiàn)滲漏。

綜合考慮上述3點(diǎn)，SF6密度繼電器接頭位置最有可能出現(xiàn)滲漏，初步判斷SF6密度繼電器密封圈存在輕微變形缺陷，因而在運(yùn)行一段時(shí)間后出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，導(dǎo)致SF6壓力下降，發(fā)出報(bào)警信號。

測試套管壓力后發(fā)現(xiàn)當(dāng)前壓力值為0.345 MPa，壓力水平較低。拆除SF6密度繼電器512.2和512.4，檢查密封圈，發(fā)現(xiàn)其有明顯損壞。在重新更換SF6密度繼電器512.2和512.4的密封圈并成功回裝后，用兩種檢漏儀對極I Y/Y B相換流變閥側(cè)b套管各個(gè)部位再次進(jìn)行反復(fù)檢測，未發(fā)現(xiàn)滲漏點(diǎn)。采用包扎法對兩臺密度繼電器接頭部位進(jìn)行檢測，同樣未見滲漏。

3.2 進(jìn)一步處理

由于換流變套管SF6密度繼電器安裝在閥廳內(nèi)，在直流系統(tǒng)運(yùn)行期間無法直接觀察套管壓力值，為設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行留下隱患，也無法對事故進(jìn)行直觀判斷。當(dāng)因套管壓力過低引發(fā)報(bào)警時(shí)，無法進(jìn)行帶電補(bǔ)氣。因此，必須進(jìn)行停電處理。

可利用大修停電機(jī)會(huì)，對龍泉站換流變套管壓力繼電器實(shí)施改造，將SF6密度繼電器移出閥廳，加裝四通閥。主要工作內(nèi)容包括：（1）加裝RDF型四通自動(dòng)校驗(yàn)接頭；（2）安裝外引的連接氣管；（3）安裝外引的密度表、自動(dòng)校驗(yàn)三通接頭座及其防護(hù)箱。筆者以閥側(cè)套管SF6密度繼電器為例，闡述具體施工步驟如下：

（1）停用先前的密度繼電器二次回路的供電電源，要求退出密度繼電器報(bào)警、閉鎖信號；

（2）取下密度繼電器，換流變套管處安裝接口有自封閥，確保不會(huì)漏氣；

（3）加裝RDF型四通自動(dòng)校驗(yàn)接頭，將RDF型四通自動(dòng)校驗(yàn)接頭相應(yīng)接口與原密度繼電器裝配處的自封閥接口連接，并檢驗(yàn)接口處密封性能；

（4）密度繼電器安裝，將RDF型四通自動(dòng)校驗(yàn)接頭的一端接口（帶有自封閥）與原先的密度繼電器連接，并檢驗(yàn)接口處密封性能；

（5）安裝外引連接氣管，將RDF型四通自動(dòng)校驗(yàn)接頭的另一端與需要外引的氣管(連接氣管的一端帶有自封閥)連接，在與四通接頭及本體連接前，要對氣管進(jìn)行抽真空和管路氣體沖洗處理，以防水分進(jìn)入設(shè)備本體，同時(shí)對連接氣管采取多重保護(hù)措施，在金屬軟管外面再次添加保護(hù)套；

（6）將外引的密度表、自動(dòng)校驗(yàn)三通接頭座及其防雨箱通過安裝架安裝在閥廳外面的墻壁，通過外引連接氣管與密度表、自動(dòng)校驗(yàn)接頭的連接，實(shí)現(xiàn)氣壓監(jiān)測功能，同時(shí)方便補(bǔ)氣和測試微水；

（7）在防護(hù)箱上方安裝保護(hù)板，防止外力砸傷防護(hù)箱，保護(hù)好外引的密度表，并保證防護(hù)箱安裝接地良好；

（8）對全部拆卸并回裝過的地方進(jìn)行SF6檢漏，確保無滲漏；

（9）不拆卸校驗(yàn)密度繼電器和密度表；

（10）恢復(fù)先前密度繼電器二次回路的供電電源，即恢復(fù)密度繼電器報(bào)警、閉鎖信號，保質(zhì)其正常工作。

施工完成后的密繼電器如圖2所示，既可直觀查看壓力值，也可實(shí)現(xiàn)帶電補(bǔ)氣，防止此類事故的再次發(fā)生。

圖2 改造后的換流變套管壓力繼電器

4 結(jié) 論

（1）引起換流變套管SF6壓力低的原因：由于SF6密度繼電器密封圈損壞，導(dǎo)致密度繼電器接頭處漏氣。

（2）采取將密度繼電器移出閥廳并加裝四通閥的方法，成功解決無法監(jiān)視換流變閥側(cè)套管壓力的問題，且在壓力過低時(shí)可提前帶電補(bǔ)氣。

（3）加裝四通閥操作具有工程量小、投資少、便于實(shí)施和效果明顯的特點(diǎn)，可保證輸電工程安全、穩(wěn)定且可靠的運(yùn)行。