一起變壓器套管金屬材質(zhì)不合格引發(fā)的主變異常事件分析

胡細(xì)兵，李友平

(國(guó)網(wǎng)安慶供電公司，安徽 安慶 246000)

0 引言

圖1 變壓器油池油跡

變壓器屬于電力系統(tǒng)核心主設(shè)備，是承擔(dān)電能傳輸和分配以及電壓轉(zhuǎn)換的主要電氣設(shè)備，由變壓器本體及各類(lèi)附件裝置組成。其中，變壓器套管是變壓器重要附件之一，是將變壓器內(nèi)部高、低壓引線(xiàn)引到外部的絕緣介質(zhì)[1]。油紙電容式套管是高壓套管最常見(jiàn)型號(hào)，其密封性是該型套管安全穩(wěn)定運(yùn)行的最核心因素。本文通過(guò)一起變壓器油紙電容式套管金屬材質(zhì)不合格引發(fā)的主變異常事件，解析金屬監(jiān)督在電力系統(tǒng)主設(shè)備檢測(cè)的重要意義。

1 主變套管異常事件概述

2017年5月6日10時(shí)，某公司運(yùn)維人員巡視110kV某變電站時(shí)發(fā)現(xiàn)#1主變下方有大面積油漬，見(jiàn)圖1，匯報(bào)后，定性為危急缺陷，隨即要求調(diào)度遠(yuǎn)程切除負(fù)荷，并安排檢修人員前往現(xiàn)場(chǎng)查看。檢修人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，仔細(xì)觀(guān)察發(fā)現(xiàn)主變高壓套管B相油位有明顯異常。

#1主變轉(zhuǎn)檢修后，檢修人員登上變壓器后發(fā)現(xiàn)該主變110kV高壓側(cè)B相套管上方有嚴(yán)重滲油現(xiàn)象，并還在不斷向外滲油。

試驗(yàn)人員對(duì)損壞的B相套管進(jìn)行了試驗(yàn)，數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 異常套管試驗(yàn)數(shù)據(jù)

從套管異常后試驗(yàn)數(shù)據(jù)及出廠(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，套管本體介損值上升到0.803%，已超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值0.7%，套管電容量幾乎為零，套管末屏電容量下降24.08%。綜合以上數(shù)據(jù)說(shuō)明，套管內(nèi)部絕緣油已大量滲漏，外部環(huán)境空氣與變壓器本體油直接接觸，變壓器本體直接暴露到潮濕空氣中，導(dǎo)致套管本體及末屏電容量下降，介損值上升。

2 主變套管異常滲油原因分析

2.1 異常套管

5月8日，安排對(duì)該相套管進(jìn)行了更換，在拆卸起吊時(shí)，套管下瓷件、均壓球均從套管上滑落，后采用其他辦法將其從本體中取出，現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)過(guò)見(jiàn)圖2。

套管吊出落地后，檢查發(fā)現(xiàn)套管的尾部均壓球處固定筒發(fā)生了斷裂，因此造成固定帽及均壓球整體脫落，下瓷件順勢(shì)滑落，套管油枕失去固定而松動(dòng)。找到故障原因后，工作人員立即用手電從升高座對(duì)本體內(nèi)進(jìn)行了仔細(xì)觀(guān)察，確保沒(méi)有脫落的金屬碎屑及其他遺落物。

該型號(hào)套管(某國(guó)產(chǎn)BRDLW-126/630-4型)結(jié)構(gòu)如圖3所示：

圖2 下瓷件從升高座中取出

圖3 套管結(jié)構(gòu)圖

套管內(nèi)部有一穿心筒，上部與油枕連接，下部有外螺紋，靠均壓球內(nèi)的大螺帽將套裝其上的上下瓷件、法蘭等固定壓緊，并靠壓緊力密封。當(dāng)套管穿心筒下部斷裂后，變壓器本體油與套管油互通，套管整體失去壓緊力，在法蘭、密封件等的彈性形變恢復(fù)力及套管內(nèi)部熱油膨脹力的共同作用下，連接處密封被破壞，套管內(nèi)部油與從油枕與上瓷件間及法蘭與下瓷件間的密封處溢出，上部漏油造成變壓器表面及下方油池大量油跡，當(dāng)滲漏至變壓器本體油枕油面高度時(shí)，滲漏停止。

根據(jù)觀(guān)察，斷裂處位于穿心筒外螺紋盡頭，斷面較為均勻。分析斷裂可能性是穿心筒材質(zhì)強(qiáng)度不夠，內(nèi)部存在薄弱點(diǎn)，在長(zhǎng)時(shí)間的正反作用力下，發(fā)生斷裂。

圖4 套管斷裂處

3 套管金屬材質(zhì)檢測(cè)分析

3.1 檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

為確認(rèn)此次套管斷裂的本質(zhì)原因，安排相關(guān)檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)解體后的套管導(dǎo)電鋁管進(jìn)行金屬理化檢測(cè)。經(jīng)出廠(chǎng)資料核對(duì)，該斷裂導(dǎo)電鋁管設(shè)計(jì)要求材質(zhì)為2A12-T4鋁合金管，規(guī)格為Φ46×5.5mm，端部外螺紋M45×2mm。來(lái)樣管段為發(fā)生斷裂的主變高壓B相套管導(dǎo)電鋁管(1號(hào)試樣)，未發(fā)生斷裂的主變高壓A相套管導(dǎo)電鋁管(2號(hào)試樣)以及廠(chǎng)家?guī)齑娴?10kV套管用導(dǎo)電鋁管(3號(hào)試樣)。檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)：DL/T 991-2006《電力設(shè)備金屬光譜分析技術(shù)導(dǎo)則》、GB/T 3190-2008《變形鋁及鋁合金化學(xué)成分》、GB/T 3191-2010《鋁及鋁合金擠壓棒材》。

3.2 外觀(guān)檢查

主變高壓B相套管(1號(hào)管樣)的斷裂處外觀(guān)圖片如圖4所示，可見(jiàn)其在螺紋處發(fā)生斷裂。

三個(gè)管樣的直徑和壁厚測(cè)量結(jié)果如表2所示，其中1號(hào)試樣和2號(hào)試樣直徑約為45.6mm，壁厚為4.99mm，尺寸不符合設(shè)計(jì)要求。3號(hào)試樣尺寸符合設(shè)計(jì)要求。1號(hào)管樣斷裂處螺紋壁厚僅有2.6mm。

表2 直徑和壁厚測(cè)量結(jié)果

3.3 光譜分析

在試樣表面使用SPECTRO TEST 便攜式全定量直讀式光譜儀進(jìn)行光譜分析，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 光色譜分析結(jié)果

對(duì)照GB/T 3190-2008標(biāo)準(zhǔn)可知，試樣1和試樣2為6005鋁合金，試樣3為2A12鋁合金。試樣1和2不符合設(shè)計(jì)要求牌號(hào)。

加工機(jī)械性能試樣，經(jīng)拉伸試驗(yàn)，測(cè)得拉伸性能數(shù)據(jù)見(jiàn)表4(每段管樣取三個(gè)拉伸試樣進(jìn)行測(cè)試。取平均值得到表中數(shù)據(jù))。力學(xué)性能測(cè)試主檢設(shè)備：深圳三思縱橫科技股份有限公司，CMT5105電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)。

表4 拉伸結(jié)果

由表4可知，試樣1和2的抗拉強(qiáng)度值和斷后伸長(zhǎng)率不符合GB/T 3191-2010標(biāo)準(zhǔn)對(duì)2A12鋁合金的要求，試樣3的抗拉強(qiáng)度值和斷后伸長(zhǎng)率符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

4 結(jié)論

試樣1和2為6005鋁合金，牌號(hào)和規(guī)格均不符合設(shè)計(jì)要求?？估瓘?qiáng)度和伸長(zhǎng)率不符合標(biāo)準(zhǔn)對(duì)設(shè)計(jì)要求鋁合金的規(guī)定。為保證主設(shè)備組件的安全運(yùn)行，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，在后續(xù)工作中，應(yīng)該從以下幾個(gè)方面做好全過(guò)程技術(shù)監(jiān)督工作：

(1)加強(qiáng)交接驗(yàn)收過(guò)程中的金屬監(jiān)督力度，對(duì)此類(lèi)關(guān)系到電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的主設(shè)備必須進(jìn)行強(qiáng)制抽檢。

(2)對(duì)于電力主設(shè)備，要求各變壓器廠(chǎng)家加強(qiáng)附屬設(shè)備供應(yīng)商質(zhì)量管控要求，形成黑名單制度，從源頭杜絕劣質(zhì)產(chǎn)品入網(wǎng)。

(3)加大變電主設(shè)備的巡視力度，對(duì)于異?，F(xiàn)象，要進(jìn)行深層級(jí)原因分析，形成快速研判機(jī)制，確保設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的可靠。