一起110 kV變壓器高壓側(cè)套管介質(zhì)損耗異常分析

蘇紹澤，方 欣，徐耀倫，彭華杰

(1.國(guó)網(wǎng)四川省電力公司達(dá)州供電公司，四川 達(dá)州 635000；2.國(guó)網(wǎng)四川省電力公司電力科學(xué)研究院，四川 成都 610041)

0 引 言

套管將變壓器油箱內(nèi)部繞組引線與外部架空引流線或電纜相連，完成不同電壓等級(jí)間的電能傳輸[1-2]。套管的穩(wěn)定運(yùn)行直接影響變壓器的正常供電。隨著對(duì)供電可靠性要求的不斷提高，變壓器套管故障已經(jīng)成為威脅變壓器安全運(yùn)行的重要原因。變壓器套管端部出線端子、將軍帽、均壓環(huán)之間以及導(dǎo)電桿的安裝及配合方式，變壓器運(yùn)行過(guò)程中內(nèi)、外部環(huán)境變化以及運(yùn)行檢修過(guò)程中的人為因素均可導(dǎo)致變壓器套管密封性能改變，有可能造成嚴(yán)重事故[3-5]。實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，由于套管密封性能的改變導(dǎo)致套管內(nèi)部絕緣受潮，從而威脅到變壓器安全運(yùn)行的事故也時(shí)有發(fā)生。因此，套管內(nèi)部密封性能的優(yōu)劣將直接影響到變壓器本體的安全運(yùn)行[6-7]。

下面從一起 110 kV電力變壓器介質(zhì)損耗超標(biāo)故障案例入手，通過(guò)高壓試驗(yàn)、絕緣油試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)外觀檢查，分析出了套管取油閥結(jié)構(gòu)缺陷、檢修人員操作不當(dāng)及運(yùn)行維護(hù)人員巡視不認(rèn)真等多方原因?？蔀殡娏υO(shè)備運(yùn)行生產(chǎn)企業(yè)提供借鑒經(jīng)驗(yàn)，防止類似事故發(fā)生。

1 缺陷情況說(shuō)明

1.1 缺陷概述

2021年4月28日，對(duì)110 kV變壓器高壓側(cè)套管開(kāi)展例行試驗(yàn)。在對(duì)高壓側(cè)C相套管試驗(yàn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)C相套管絕緣電阻為2000 MΩ，介質(zhì)損耗值為1.23%，介質(zhì)損耗值異常。隨即對(duì)該套管進(jìn)行取油分析。在取油過(guò)程中發(fā)現(xiàn)油位觀察孔無(wú)油位指示，從取油閥處無(wú)法取出絕緣油。將套管頂部?jī)?chǔ)油柜排氣孔打開(kāi)后，取油閥處仍取不出油，套管內(nèi)部油面可能已經(jīng)降至取油口之下，上半部已無(wú)絕緣油。隨后對(duì)該套管進(jìn)行補(bǔ)油近10 L(總油量15 L)后套管油位恢復(fù)正常，這證實(shí)了套管內(nèi)部在取油口以上部分已無(wú)絕緣油。根據(jù)取油閥處的油跡，初步判斷該套管存在緩慢滲漏；由于未形成大面積油污，故未及時(shí)發(fā)現(xiàn)緩慢滲漏，造成套管長(zhǎng)期滲漏導(dǎo)致缺油。由于該站為單主變壓器運(yùn)行變電站，涉及重要用戶，停電難度較大，考慮到介質(zhì)損耗值超標(biāo)不多，決定繼續(xù)對(duì)該主變壓器監(jiān)視運(yùn)行，縮短巡視周期，擇機(jī)停電更換。

1.2 外觀檢查

該套管型號(hào)為BRCLW-126/630-4，生產(chǎn)廠家為西安愛(ài)博電氣有限公司，2007年12月出廠，2009年2月投入運(yùn)行。

異常套管外觀整體正常，油位觀察窗外表臟污嚴(yán)重，模糊不清。但在取油閥處有一塊7 cm2左右滲油痕跡，并且油跡處的漆面都已經(jīng)被侵蝕，如圖1所示，說(shuō)明滲油已經(jīng)有很長(zhǎng)時(shí)間。

圖1 異常套管外觀情況

1.3 試驗(yàn)檢測(cè)

該異常套管自投運(yùn)以來(lái)有3次例行試驗(yàn)，其中介質(zhì)損耗及電容量試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 高壓側(cè)C相套管歷年試驗(yàn)數(shù)據(jù)

根據(jù)Q/GDW 1168—2013《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》第5.7.1.1條規(guī)定，110 kV電容型高壓套管介質(zhì)損耗值應(yīng)不大于1%。但該異常套管介損值達(dá)1.23%，已明顯超出標(biāo)準(zhǔn)值。

該異常套管油中溶解氣體各項(xiàng)數(shù)據(jù)如表2所示。其中：2021年4月28日的油樣是剛補(bǔ)完油后的取樣，實(shí)際上是套管中的余油與補(bǔ)充油的混合油樣，不能反映套管的真實(shí)情況；2021年5月16日油樣為該套管運(yùn)行20天后的油樣。

表2 高壓側(cè)C相套管油中溶解氣體試驗(yàn)數(shù)據(jù)

根據(jù)GB/T 24624—2009《絕緣套管 油為主絕緣(通常為紙)浸漬介質(zhì)套管中溶解氣體分析(DGA)的判斷導(dǎo)則》第3.2.1條規(guī)定，套管油色譜氫氣含量不應(yīng)超過(guò)140 μL/L，判定該套管氫氣超標(biāo)。該套管微水含量雖低于標(biāo)準(zhǔn)值，但增長(zhǎng)明顯，已接近標(biāo)準(zhǔn)值，所以判定該套管已受潮。推斷套管由于長(zhǎng)期滲漏，導(dǎo)致缺油使部分電容芯子失去絕緣油保護(hù)，外部空氣中的潮氣從滲漏處侵入使得套管電容芯逐漸受潮。受潮套管補(bǔ)油運(yùn)行一段時(shí)間后，水份被新加入的絕緣油析出，致使油中微水及氫氣含量上升。

2 滲漏原因分析

該套管取油閥結(jié)構(gòu)如圖2所示，有兩處螺栓，外部螺栓護(hù)罩專為取油設(shè)計(jì)，底座螺栓直接與套管本體油箱連接，若發(fā)生松動(dòng)或膠墊老化都可能導(dǎo)致套管本體滲油。

圖2 取油閥結(jié)構(gòu)

該套管取油閥本體底座螺栓處有明顯的漏油痕跡，且漏油處漆面已被侵，說(shuō)明油跡腐蝕漆面時(shí)間較長(zhǎng)。并且，該主變壓器本體油枕油位較高，套管油無(wú)法滲入主變壓器本體，同時(shí)也未發(fā)現(xiàn)該套管其他漏點(diǎn)，所以初步認(rèn)定該處即為套管本體漏點(diǎn)。

該類型套管正確取油方法應(yīng)如圖3所示操作，需用扳手將底座固定，避免拆卸護(hù)罩時(shí)誤將取油閥底座一并擰松，甚至誤將取油閥整體擰下，造成套管密封失效使套管油大量損失。擰取油接頭時(shí)，應(yīng)用扳手逆時(shí)針擰松取油接頭，同時(shí)需用扳手將取油閥底座螺栓固定。

圖3 正確取油方法

該介質(zhì)損耗異常的套管距離上次例行試驗(yàn)取油已近6年，此次補(bǔ)油10 L。若一滴油以0.05 mL計(jì)算，平均每小時(shí)漏3.8滴，算上蒸發(fā)和雨水沖刷情況，不易在主變壓器本體形成大面積油污，只能在取油閥下部形成小面積油污，因此不易被巡視發(fā)現(xiàn)。在套管形成漏點(diǎn)且油位低于取油口后，套管空腔內(nèi)的氣體隨溫度變化而膨脹和收縮，在收縮過(guò)程中將外部空氣吸入套管內(nèi)部導(dǎo)致絕緣受潮。

綜上所述，由于取油閥底座螺栓松動(dòng)，導(dǎo)致套管滲漏缺油，進(jìn)而造成套管受潮。套管缺油又受潮，在電容量變化不明顯的情況下，導(dǎo)致介質(zhì)損耗上升[8]，因而出現(xiàn)試驗(yàn)開(kāi)始的結(jié)果。

3 結(jié)論及建議

1)對(duì)于取油閥與本體直接有底座螺栓連接的時(shí)候，必須規(guī)范取油方法，需兩只扳手同時(shí)使用，固定內(nèi)側(cè)底座螺栓，防止底座螺栓松動(dòng)。

2)改進(jìn)取油閥結(jié)構(gòu)，不推薦使用帶底座螺栓的取油閥結(jié)構(gòu)，或底座螺栓絲牙應(yīng)與護(hù)罩絲牙方向相反。

3)雙觀察孔式油位觀察窗長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，易讓人誤以為油位在兩個(gè)觀察孔之間的盲區(qū)內(nèi)，不建議使用。

4)對(duì)于套管油位觀察窗等關(guān)鍵位置加強(qiáng)巡視，及時(shí)發(fā)現(xiàn)少油缺陷；對(duì)套管等變壓器關(guān)鍵部件強(qiáng)化紅外測(cè)溫工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺油等缺陷，避免套管故障發(fā)生。