一起較為罕見的變壓器吊軸位置油箱箱壁開裂故障案例

摘要：本文介紹了一起不尋常的變壓器油箱箱壁開裂進水故障案例。通過對故障原因進行分析，判斷為因焊接瑕疵導致變壓器吊軸位置封閉加強鐵長期積存水分，當水分積存到足量時，在冬季因水結冰、體積膨脹而將產品油箱箱壁頂裂，從而引發變壓器油箱內部進水。文章對該故障案例的處置方法及改進措施一并進行了介紹，可為類似案例產品處理提供經驗借鑒。

關鍵詞：變壓器;油箱;開裂

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一、概述

某變電站用主變壓器（型號：ODFPSZ-250000/500）為國內某變壓器廠1996年生產，做為備用相一直在A變電站注油存放。2017年12月初充氮運到B變電站擬帶電投運。

2017年12月6日該產品內檢時，發現對應變壓器高壓側右側吊軸部位的油箱內壁有一道圓弧型裂口（見圖1 a-b）。仔細觀察，有水漬及污物從裂口處進入油箱內。

二、現場修理過程

由于產品急待投用，經緊急商議研究，決定產品在現場進行修理。

在整個修理過程可分為兩個過程：1）對開裂位置吊軸進行修復消缺。2）對器身進行干燥處理，消除進水帶來的影響。

1. 對開裂位置吊軸進行修復

1.1 打開變壓器人孔后充干燥空氣，將箱底殘油清理干凈。對開裂處周圍箱壁反復擦拭，確保無殘油。

1.2? 對開裂部位先用面團擠在縫隙上鋪平，然后用干凈薄鋼板罩在面團上，四周利用強力磁鐵將其固定，以防止外面補焊時異物進入器身。

1.3 去除油箱外部吊軸、加強鐵等，直至露出開裂的油箱壁。

1） 首先焊割油箱外部吊軸擋板（參見圖1）。切割過程中從吊軸管腔內流出大量冰水混合物。

2） 然后焊割吊軸部位的U型加強鐵（參見圖1畫線范圍），同樣有大量存水流出。

3） 切割U型加強鐵后，先割除三個筋板加強鐵（參見圖1紅圈處），并沿著U型加強鐵把吊軸割斷，一并割除吊軸鋼管內部十字加強鐵。

1.4? 為保證油箱內壁平整，在開裂的箱壁外側焊接一翹點，利用撬杠讓變形箱壁復位。箱壁鋼板復位后，再使用氬弧焊焊接箱壁裂縫，之后用鋼絲刷清理干凈，涂防銹底漆。

1.5? 以上完成后，在外箱壁開裂處增加16mm厚圓鋼板封焊加強，刷試漏液，確保不滲漏。

1.6? 把提前補做的吊軸焊接在原位置，焊接筋板加強鐵（三個），并在槽型加強鐵開豁處補焊完整。最后焊接吊軸擋板，對新補的U型加強鐵焊縫用砂輪打磨，保證外觀美觀。涂防銹底漆、面漆。

1.7? 處理完成后進入油箱內部，把面團、薄鋼板及強力磁鐵一并去除，用阿拉爾特膠封堵開裂部位的縫隙，避免注油后浸出異物。對燒損部位的油漆用砂紙打磨干凈，刷涂內壁漆。

1.8? 清理異物、清點帶入工具后產品進行后期工藝處理。

2.產品后續工藝處理

因有積水進入變壓器內部，內檢時測量變壓器夾件絕緣電阻值偏低，夾件絕緣電阻為40MΩ。在對箱底內部殘油徹底清理后，測量夾件對地絕緣電阻368 MΩ，鐵芯對地絕緣阻4.1 GΩ，夾件對鐵芯絕緣電阻8.4 GΩ。

為了更好保證產品質量，決定對變壓器采用箱底加熱抽真空方法處理夾件絕緣電阻偏低問題。主要過程如下：

1）在箱底放置電加熱電爐子，使用溫度儀表監視，控制箱底溫度不超過80℃。電爐子放置時盡量靠近對應變壓器鐵心墊腳位置。同時對變壓器進行抽真空處理。

2）采用以上措施后，產品夾件絕緣電阻正常，產品帶電運行正常。

三、故障原因分析

在修理過程中，發現吊軸管腔內部及U型加強鐵內部均有積存的冰水混合物;而經仔細查看，發現吊軸處U型加強鐵頂部角焊縫有1處氣孔缺陷（見圖3 a-b）;吊軸擋板已現輕微鼓出變形（參見圖1-a）。

根據以上現象，分析這起較罕見的吊軸位置油箱開裂故障的原因如下：

該變壓器油箱上的U型加強鐵均為封閉結構。由于焊接瑕疵，受溫差變化影響，吊軸部位U型加強鐵內部與外界空氣之間長期存在著“虹吸”現象，導致吊軸位置U型加強鐵內部空腔不斷從圖9焊接氣孔處吸入雨水、露水、霧水或潮濕空氣等。該產品作為備用相在長期露天存放過程中，導致U型加強鐵及吊軸管腔內充滿積水。在該產品從A變電站放油后充氮運輸到B電站待安裝過程中，因近期天氣突然變冷，變壓器內沒有油傳導溫度，且該吊軸部位位于背光面，吊軸處U型加強鐵內部積存的水份因結冰體積膨脹，使其周圍的鋼板等受力變形。

經查證吊軸結構圖紙，吊軸封板及內部十字加強鐵厚度均為20mm，而變壓器油箱箱壁厚度為10mm，可見箱壁處最為薄弱且為焊接面，所以在同等受力下，箱壁吊軸焊道位置發生開裂。

四、改進措施

為防止再次出現類似問題，對其它位置吊軸及U型加強鐵進行鉆孔排查，確認內部是否有積水。

經打孔后發現：4個主吊軸有三個內部有水，全部22個油箱U型加強鐵有9個內部也存有積水。

為徹底解決本臺產品加強鐵進水問題，經商議決定現場對該變壓器采取以下加強措施：

1、在吊軸擋板部位及U型加強鐵各焊接1個試漏嘴子，內部充入氮氣對外部焊道進行試漏，發現漏點及時補焊、清理并打磨;

2、重新充氮氣，二次試漏直至無滲漏點，將試漏嘴子剔除、補焊、打磨、清理并補漆。

3、在加強鐵及吊軸擋板合適位置鉆螺紋孔，用適配螺栓封堵，可實現定期放水、放氣。

參考文獻

[1] 徐澤宏，林馬俊，孫法文.某110kV變壓器吊芯大修后兩起故障分析及處理[J].硅谷，2013，6（10）：98+138.

作者簡介：

成東輝（1974年生人），男，高級工程師，長期從事變壓器制造工藝方面的研究工作。