500 kV主变压器套管末屏漏油原因分析与处理

2018-03-21于文涛黄文峰马欣

综合智慧能源 2018年2期

于文涛，黄文峰，马欣

(安徽华电芜湖发电有限公司，安徽芜湖 241080)

0 引言

主变压器(以下简称主变)是发电厂中最重要的变电设备，其安全运行对发电厂及电网意义重大。主变高压侧套管是将变压器内部的高压引线引到油箱外部的出线装置，同时还起着固定引线的作用，也是变压器组件中较容易发生故障的部件。套管末屏又叫试验抽头，事实上就是套管纸质绝缘最末(最外)一层的引出接地端，用来测量套管的电容和介损，做变压器和套管的局部放电试验时也可从这里取信号。

某发电厂一期工程为2×660 MW凝汽式超超临界燃煤汽轮发电机组，主变由天威保变电气股份有限公司制造，型号为SFP-800000/500，三相双绕组无载调压；高压侧套管为传奇电气有限公司生产的油纸电容型套管，质量为1 980 kg。2016年9月，#1机组开始进行大修(A级检修)。9月27日，在准备做#1主变的预防性试验时，发现C相高压套管试验抽头(末屏)位置大量漏油，属重大缺陷，取套管油样做色谱分析，显示乙炔、氢气及总烃含量均严重超标。

1 原因分析与处理方案

油纸电容型套管绝缘由内绝缘和外绝缘构成。外绝缘通常为瓷套，内绝缘为一圆柱形电容芯子，圆柱中心的铜(铝)导管既是电容芯子的骨架，又是套管用于穿过引线电缆的引线孔(穿缆式)，必要时可作为零屏。油纸电容型套管的中间法兰上分别装有测量端子和电压抽头：测量端子是从电容芯子最外一层电容屏卷入一层铜带，在进行局部放电测量时，用该电容屏对中间法兰的电容值(该端子对地电容较小)和电容芯子的电容值形成分压器，来测量变压器的局部放电量；电压抽头的对地电容比较大，可以输出一定功率。无论是测量端子还是电压抽头，由于它们的对地电容与套管的主电容相比都是比较小的，所以运行时套管必须可靠接地。

将故障套管末屏保护罩拆除后，测量其绝缘对地为无穷大。结合现场情况进行分析，判断该套管末屏未接地[1]，内部产生悬浮电位对塑料绝缘套局部放电，电弧导致油裂变分解并将绝缘密封圈烧穿导致了漏油。

据统计，套管的缺陷中，套管接头过热、渗漏油、介质或油介损超标和套管末屏接触不良故障占据前列，有些故障通过远红外测试和观察等可以及时发现，但套管末屏接地不良等则难以在运行中发现。由于末屏无法单独更换，如不处理会使套管的电气绝缘性能下降，甚至发生套管爆炸，将直接危及变压器的安全运行及供电可靠性。经讨论，决定整体更换该相高压套管，同时将主变放油内检(检查性大修)，并按照规程进行相关试验。

2 处理过程

2.1 准备工作

(1)检查所需工器具、内检材料是否完备。

(2)检查确认备品套管瓷件表面正常无损伤、无可见油渍。检查导电管内部的清洁情况，若有灰尘或其他异物，必须用干净的白布擦净，装配前用软布擦净表面尘土和油污。按照预防性试验规程[2]测量备品套管绝缘电阻，确认合格；发现油位表损坏，提报计划采购。需要说明的是，根据交接标准[3]和厂家说明，该备品套管可免做取油样试验。

(3)做好变压器安全防护措施；清理工作区域并用围栏封闭，只允许经过确定的人员进入现场。

(4)变压器放油。放油前先检查清洗油罐、油管路、滤油机、油泵等。准备好的备用油初步试验(包括油色谱分析、混油试验、电气耐压试验)合格后，继续进行滤油，直到各项试验最终合格。放油前检查确认油罐下部的阀门处于关闭状态，打开油罐的放气室。将排油管路连接到变压器油箱下部排油阀门，拆除呼吸器油杯，打开变压器储油柜上的放气塞，用干净的纱布包上硅胶放在储油柜的放气口，开始排油，待气体继电器内观察无油时，将变压器油全部放净停止排油，打开储油柜注放油阀门，将管内残油放出，同时进行滤油，注意油枕中变压器油是否存在劣化、变质情况。为防止污染主变器身，油枕中的变压器油要从油枕放油管中排出。放油的同时用干燥的空气经变压器油箱上箱盖蝶阀对变压器身进行充气，以防潮湿空气进入变压器内部。

(5)将变压器人孔门打开，打开上部蝶阀和定位钉封板。

(6)10月16日，套管油位表到货后进行更换。油位表为磁铁油位指示计结构，油表盖指针与套管内部是通过磁性连接显示的，所以更换套管油表盖不涉及套管密封。

2.2 原套管拆除

(1)10月17日，天气晴朗，拆除主变高压侧引线、接线板及均压环，用尼龙绳将引线固定在牢固的构件上。

(2)在吊车小钩上安装滑轮，将连有M12螺栓的尼龙绳经过滑轮拧入引线头上导电杆的M12螺孔中，稍用力轻轻提起导电杆，抽出安装的定位销，将引线缓缓经套管的导电管放入变压器内部。

(3)用2根8 m长的吊带吊挂在套管底部两边吊位上，上部挂在吊车大钩上，2根吊带在套管上部合适位置使用尼龙绳牢牢固定在套管上；另外2根4 m长吊带中间与手拉葫芦连接，上边吊带挂在吊车大钩上，下边吊带安装在套管下部合适位置，使用手拉葫芦来调整套管的起吊角度。找好角度后，松开套管与升高座之间的螺丝，将套管缓缓吊出。吊出时应注意控制好起吊角度，器身内工作人员应严密监视，防止套管底部与器身内引线绝缘件发生碰撞。

(4)拆卸套管时应做好方向位置记号，拆卸的附件及螺栓、销子、胶垫等要专人分类保管，套管要放置在专用架子上，放置要牢固，做好套管的防异物工作。

2.3 备品套管安装

(1)现场布置好作业区域，联系吊车进场。水平起吊时为防止瓷瓶损伤，应使用2辆汽车式起重机配合，要注意支撑的稳定性。

(2)用2根8 m长吊带吊挂在套管底部两边吊位上，上部挂在#1吊车大钩上，2根吊带在套管上部合适位置使用尼龙绳牢牢固定在套管上；另外2根4 m长吊带中间用手拉葫芦连接，上边吊带挂在#1吊车大钩上，下边吊带安装在套管下部合适位置。另外使用一根8 m吊带，一端挂在套管底部吊位，一端挂在#2吊车大钩上，指挥2辆汽车式起重机将套管由水平位置缓缓吊起。起吊过程中应避免套管受到大的冲击。

(3)水平起吊使套管距地面2.5 m高后，#2吊车大钩缓缓下落，使套管处于垂直状态。拆除#2吊车所挂吊带。

(4)将高压套管起吊至安装位置，使用手拉葫芦调整套管的安装角度至合适位置。工作人员在高空作业车中将一端连有M12螺栓的尼龙绳穿入套管的导电管内，螺栓拧入引线头上的M12螺孔中，使用小钩上的滑轮将引线拉入套管的导电管内。

图1 备品套管吊装就位

(6)将套管法兰与电流互感器上部法兰用螺栓紧固，并注意使套管油位表向外。

(7)将引线导电杆稍用力轻轻提起，安装定位销，顶端安装完毕后，安装接线板和均压环并恢复内部连线。安装时应注意处理好套管顶端导电连接和密封面，检查端子受力和引线支撑情况，检查外部引线伸缩节及其热胀冷缩性能，防止套管因过度受力而引起渗漏油。

2.4 主变内检和真空注油

(1)10月18日，用氧气含量表测量含氧量合格后，检修人员进入变压器进行内部检查，检查内容见表1[4]。

表1 主变内部检查项目及检查内容

(2)内检过程如果发现异常情况，现场根据实际情况进行处理；如果未发现异常，则进行后续安装工作。

(3)抽真空、注油。10月19日，全部法兰恢复安装完成，开始抽真空。抽真空前应检查设备各接地点、滤油机及油管道已可靠接地，并根据厂家要求对器身附件进行隔离或连通。抽真空前，单抽管道真空，以便查明真空系统本身实际能达到的真空度。对变压器本体抽真空，真空度降至50 Pa时开始计时，按厂家要求应维持此真空度72 h，随后才可注入合格油。抽真空速度要均匀，抽真空过程中应监视变压器油箱有无变形(拉线检查)，并随时检查有无渗漏，为便于听泄漏声响，必要时可暂时停运真空泵。

三是认定制度。认定具有法律意义，尤其对污染土壤、富硒土壤、绿色土地的认定等。认定制度的建立，可以从根本扭转对土地质量评价“一国三公、吾谁适从”的局面。

注油前应确保油罐中的油经过取样进行了化学和绝缘试验并合格。注油时滤油机出口油温控制在50～60 ℃，注油速度控制在5～6 t/h。注油至距离变压器箱顶200 mm时停止(必须浸过上铁轭)，用干燥空气或氮气破真空后安装瓦斯继电器，补油到正常油位。

(4)热油循环。注油完毕后，10月24日开始对主变进行热油循环，不少于3倍总油量且循环时间不小于48 h，取油样进行检测，合格即可停止循环。

(5)排气。利用变压器所有组件、附件以及管路的放气塞进行放气，见有油溢出立即拧紧放气塞。

(6)静置。静置期间应利用各部位的放气塞多次放气，静置时间不小于72 h[6]。最后调整油位至相应环境温度要求，并取油样进行油中溶解气体的色谱分析[7]，结果合格。

2.5 局部放电试验[8]

DL/T 596—1996《电力设备预防性试验规程》指出：垂直安装的套管水平存放1年以上投运前宜进行局部放电试验[3]。因#1主变完成了内检并更换了C相套管，根据交接规程和相关反事故措施[3，6]，应进行绕组连同套管的长时感应电压试验带局部放电测量(ACLD)。

11月2—3日，天气晴好，采用单相连接的方式逐相将电压加在线路端子上进行试验。试验电压波形尽可能接近正弦；为防止铁心饱和及励磁电流过大，试验电压频率应适当大于额定频率。因试验装置的负载电流较大(约650 A)，需要提前布置好可靠的380 V电源。试验用的铝质均压帽可用吊车安放到套管顶部。套管电流互感器(CT)的所有二次端子需短接接地，所有管道及套管升高座排气点处应彻底排气。

试验结束后，静置至少24 h，再次取油样进行油中溶解气体的色谱分析，结果合格。随后进行套管10 kV介损和电容量试验合格，全面恢复主变及套管各部接线，复测套管末屏，接地电阻良好。11月17日，#1机组大修后启动并网，#1主变运行正常。

图2 局部放电试验加压程序示意

2.6 故障点的确定

将拆下来的原套管解体检查，发现末屏绝缘密封垫烧坏，引线绝缘和瓷套烧损，接地铜套卡死，无法沿接地线柱移动。强行将铜套拉下，发现接地线柱上有划痕和毛刺。查阅设备台账，该变压器于2012年进行过检修，判断当时做介损试验时操作不规范，损伤了末屏接地线柱，接地铜套无法复位，导致铜套卡涩不能完全弹起，从而验证了先前的判断。