核電廠主變壓器的運(yùn)行維護(hù)與故障處理

唐林

（中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江 海鹽314300）

核電廠主變壓器的運(yùn)行維護(hù)與故障處理

唐林

（中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江 海鹽314300）

核電廠的主變壓器出現(xiàn)故障，很容易直接導(dǎo)致反應(yīng)堆停堆和汽輪機(jī)停機(jī)，嚴(yán)重影響到核電廠的安全性和可靠性。提高核電廠主變壓器的運(yùn)行維護(hù)質(zhì)量，可以及時(shí)消除不安全的隱患；快速準(zhǔn)確的故障處理，可以減少損失，提高運(yùn)行的可靠性。本文基于秦山核電廠CP1000機(jī)組（方家山核電工程機(jī)組），首先對(duì)核電廠主變壓器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹，其次闡述了核電廠主變壓器的運(yùn)行維護(hù)事項(xiàng)，然后通過(guò)對(duì)主變壓器常見(jiàn)故障的原因分析，提出了處理方法和步驟。

核電廠；主變壓器；運(yùn)行維護(hù)；故障處理

1 秦山核電廠CP1000機(jī)組主變壓器概述

秦山核電廠CP1000機(jī)組（方家山核電工程機(jī)組）裝設(shè)兩臺(tái)1000MWe級(jí)核電發(fā)電機(jī)組（方家山1#、2#機(jī)組）。發(fā)電機(jī)出口電壓為24kV，通過(guò)主變壓器升高至500kV，并與500kV電網(wǎng)相連。每臺(tái)機(jī)組設(shè)三臺(tái)單相變壓器，共計(jì)六臺(tái)單相變壓器，另外設(shè)一臺(tái)單相變壓器作為備用。三臺(tái)單相變壓器之間設(shè)有防火隔墻，布置在每臺(tái)機(jī)組的汽機(jī)廠房外側(cè)。每臺(tái)單相變壓器的變比為500/24kV，額定容量為410MVA，主變壓器的冷卻方式為強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷。主變壓器高壓繞組為星形連接，低壓繞組為三角形連接。變壓器高壓繞組為無(wú)載調(diào)壓，中性點(diǎn)直接接地，保留經(jīng)小電抗接地的可能。

1.1 秦山核電廠CP1000機(jī)組主變壓器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

1.1.1 箱體內(nèi)部鐵心及繞組

鐵心采用無(wú)孔綁扎單相四柱式結(jié)構(gòu)，鐵心疊片采用6級(jí)階梯接縫，夾件為板式，用低磁鋼帶緊固鐵軛。全部繞組采用銅繞組。器身采用雙柱并聯(lián)結(jié)構(gòu)，每柱容量 205MVA，以降低線圈的縱向漏磁密度和短路發(fā)生力。

1.1.2 油箱

變壓器箱體的結(jié)構(gòu)形式為鐘罩式（帶人孔），箱沿焊死結(jié)構(gòu)。機(jī)械強(qiáng)度承受住33Pa的真空強(qiáng)度和正壓98kPa機(jī)械強(qiáng)度。油箱內(nèi)壁裝設(shè)磁屏蔽，有效降低油箱中的雜散損耗。

1.1.3 引線結(jié)構(gòu)

高壓出線通過(guò)油-SF6套管引出。低壓出線通過(guò)銅管和接線片接至低壓套管，離相封母垂直引出。

1.1.4 無(wú)勵(lì)磁分接開(kāi)關(guān)

操動(dòng)機(jī)構(gòu)與開(kāi)關(guān)本體通過(guò)齒輪傳動(dòng)軸連接，操動(dòng)機(jī)構(gòu)中設(shè)置有工位顯示、定位自鎖及限位裝置等。開(kāi)關(guān)本體采用絕緣筒隔離。

1.1.5 冷卻器本體

冷卻器是將鍍鋅翅片插在冷卻管上，保證了良好的導(dǎo)熱性。另外在鍍鋅翅片上設(shè)置了溝槽，提高了空氣一側(cè)的熱傳導(dǎo)率。

1.1.6 瓦斯繼電器

瓦斯繼電器的工作原理是檢測(cè)變壓器內(nèi)部產(chǎn)氣、油位過(guò)低和嚴(yán)重故障引起油的大量分解等。在出現(xiàn)過(guò)熱故障時(shí)，絕緣材料因溫度過(guò)高而分解產(chǎn)生氣體，少量氣體能溶解在變壓器油中，當(dāng)產(chǎn)生的氣體過(guò)多，變壓器油不能溶解所產(chǎn)生的氣體量時(shí)，氣體就上升到油箱上部，通過(guò)連管進(jìn)入到繼電器中，繼電器的設(shè)計(jì)使得該部分氣體能存留在繼電器中，這時(shí)繼電器的上浮子位置逐漸下降，液面下降到對(duì)應(yīng)繼電器整定的容積時(shí)，浮子上的磁鐵使繼電器內(nèi)的干簧接點(diǎn)動(dòng)作，繼電器給出信號(hào)。在變壓器出現(xiàn)漏油或其他故障時(shí)，引起油枕內(nèi)的油通過(guò)連管流出，油位下降，上浮子動(dòng)作給出信號(hào)。

2 核電廠主變壓器的運(yùn)行維護(hù)

2.1 主變壓器的運(yùn)行維護(hù)

2.1.1 變壓器本體

1）變壓器送電前必須試驗(yàn)合格，各項(xiàng)檢查項(xiàng)目合格，各項(xiàng)指標(biāo)滿足要求，保護(hù)按整定配置要求投入，并經(jīng)驗(yàn)收合格，方可投運(yùn)。

2）變壓器的運(yùn)行電壓一般不應(yīng)高于該運(yùn)行分接額定電壓的105%。

3）強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷變壓器的最高上層油溫一般不得超過(guò)85℃。

4）當(dāng)變壓器有較嚴(yán)重的缺陷（如冷卻系統(tǒng)不正常、嚴(yán)重漏油、有局部過(guò)熱現(xiàn)象，油中溶解氣體分析結(jié)果異常等）或絕緣有弱點(diǎn)時(shí)，不宜超額定電流運(yùn)行。

5）變壓器過(guò)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，應(yīng)投入全部冷卻器（包括備用冷卻器）。

6）對(duì)中性點(diǎn)接地方式的規(guī)定：變壓器高壓側(cè)的中性點(diǎn)可靠接地。

7）環(huán)境溫度或負(fù)荷異常升高時(shí)，必需縮短巡視周期，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)上報(bào)。

2.1.2 變壓器油

嚴(yán)禁不同種類或不同用處的油混合使用。需用添加油時(shí)，盡量使用同油源同牌號(hào)的合格油，或必要時(shí)先做混油試驗(yàn)確認(rèn)可行后方可添加。對(duì)油中氣體色譜的分析應(yīng)符合GB/T7252的規(guī)定。

2.1.3 套管

純瓷套管（接地套管）的瓷套外表面應(yīng)無(wú)損傷、爬電痕跡、閃絡(luò)等現(xiàn)象；電容式套管（高壓中性點(diǎn)套管）在運(yùn)行時(shí)油表指針要求指示正常；并且運(yùn)行時(shí)應(yīng)確保套管的各部位密封良好。

2.1.4 無(wú)勵(lì)磁分接開(kāi)關(guān)

運(yùn)行維護(hù)、檔位調(diào)條必須嚴(yán)格參照說(shuō)明書的要求，以防止開(kāi)關(guān)切換不到位。在進(jìn)行開(kāi)關(guān)檔位的切換并鎖緊后，必須經(jīng)電壓比和直流電阻測(cè)量合格后方可投入運(yùn)行。無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓分接開(kāi)關(guān)如在某一檔位運(yùn)行了較長(zhǎng)時(shí)間，換檔運(yùn)行時(shí)應(yīng)先反復(fù)作全程操作，以便消除觸頭上的氧化膜，再切換到新的檔位，并且三相檔位必須確保一致。

2.1.5 冷卻裝置

冷卻器經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行后，可根據(jù)具體情況定期進(jìn)行清洗。一般可用50kPa壓力的水進(jìn)行沖洗，水洗后應(yīng)起動(dòng)風(fēng)扇使冷卻器干燥。新安裝的油泵在半年內(nèi)應(yīng)加強(qiáng)巡視和檢查。若檢查發(fā)現(xiàn)有異?，F(xiàn)象時(shí)，如振動(dòng)加劇、運(yùn)行聲音異常、電流增大等，應(yīng)及時(shí)處理。停放1年以上或檢修后的變壓器油泵，用500V絕緣搖表測(cè)變壓器油泵對(duì)地的絕緣電阻，其值不小于10MΩ，否則應(yīng)烘干定子。應(yīng)特別注意油泵停止運(yùn)行時(shí)負(fù)壓區(qū)出現(xiàn)的滲漏油。如負(fù)壓區(qū)滲漏油，必須及時(shí)處理防止空氣和水分進(jìn)入變壓器。新安裝的風(fēng)扇在半年內(nèi)應(yīng)加強(qiáng)巡視和檢查。為保障變壓器風(fēng)扇的安全運(yùn)行，提高風(fēng)扇的使用壽命，要定期維護(hù)、更換。停放一年以上或檢修后的變壓器風(fēng)扇，用500V絕緣搖表測(cè)量變壓器風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)對(duì)地的絕緣電阻，其值不小于1MΩ。油流繼電器每年應(yīng)檢查一次。運(yùn)行中繼電器的指針出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象，應(yīng)盡快查明原因和處理，防止脫落的擋板進(jìn)入變壓器本體內(nèi)。

2.1.6 溫度計(jì)（測(cè)溫裝置）

變壓器必須定期檢查、記錄變壓器油溫及曾經(jīng)到過(guò)的最高溫度值。應(yīng)按照頂層油溫值來(lái)控制冷卻裝置的投切、溫度過(guò)高發(fā)信。確?，F(xiàn)場(chǎng)溫度計(jì)指示的溫度、監(jiān)控系統(tǒng)的溫度基本保持一致，誤差一般不超過(guò)5℃。溫度計(jì)座內(nèi)應(yīng)注有適量的變壓器油。應(yīng)結(jié)合停電，定期校驗(yàn)溫度計(jì)。

2.1.7 氣體繼電器

氣體繼電器應(yīng)結(jié)合變壓器停電進(jìn)行二次回路電氣絕緣試驗(yàn)及輕瓦斯動(dòng)作準(zhǔn)確度校驗(yàn)。變壓器在運(yùn)行時(shí)，繼電器應(yīng)根據(jù)不同的運(yùn)行、檢修方式（如進(jìn)行油處理時(shí)）及時(shí)調(diào)整繼電器的保護(hù)方式，并盡快恢復(fù)原狀；當(dāng)氣體繼電器發(fā)信或動(dòng)作跳閘時(shí)，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)電氣試驗(yàn)，并取氣樣進(jìn)行必要的分析，綜合判斷變壓器故障性質(zhì)，決定是否投運(yùn)。

2.1.8 壓力釋放閥

定期檢查壓力釋放閥的閥芯、閥蓋是否有滲漏油等異?，F(xiàn)象。定期檢查釋放閥微動(dòng)開(kāi)關(guān)的電氣性能是否良好，連接是否可靠，避免誤發(fā)信。結(jié)合變壓器大修應(yīng)做好壓力釋放閥的校驗(yàn)工作。釋放閥的導(dǎo)向裝置安裝和朝向正確，確保油的釋放通道暢通。運(yùn)行中的壓力釋放閥動(dòng)作后，應(yīng)將釋放閥動(dòng)作后的機(jī)械電氣信號(hào)手動(dòng)復(fù)位。

3 核電廠主變壓器的常見(jiàn)故障原因分析和處理

3.1 主變壓器常見(jiàn)故障現(xiàn)象及處理為了正確的處理事故，應(yīng)掌握變壓器的系統(tǒng)運(yùn)行方式，負(fù)荷狀態(tài)，負(fù)荷種類；變壓器上層油溫，溫升與電壓情況等。表1以秦山核電廠CP1000機(jī)組主變壓器為例子，列舉出了主變壓器的常見(jiàn)故障現(xiàn)象、故障原因分析和處理步驟。

唐林（1984.07—），男，本科，中核核電運(yùn)行管理有限公司，模擬機(jī)教員，從事核電廠操縱員培訓(xùn)工作。