特高壓換流變壓器冷卻器閥門故障檢修

王 斌，蓋海龍，盛 禎，趙學(xué)賢

(1.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司檢修公司，山東 濟(jì)南 250118;2.水發(fā)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，山東 濟(jì)南 250100)

0 引言

換流變壓器是超(特)高壓直流輸電系統(tǒng)中重要的設(shè)備之一，與電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定有密切關(guān)系。換流變壓器冷卻器閥門是指安裝在換流變壓器絕緣油冷卻器管路系統(tǒng)上的閥門，主要分為球閥和蝶閥兩種。換流變壓器冷卻器閥門故障異常關(guān)閉，將導(dǎo)致絕緣油冷卻回路不暢，進(jìn)而導(dǎo)致?lián)Q流變壓器異常溫升，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致變壓器溫升故障。因換流變壓器冷卻器閥門內(nèi)部故障隱蔽，通過(guò)外部檢查很難發(fā)現(xiàn)。目前，國(guó)內(nèi)關(guān)于特高壓換流變壓器冷卻器閥門故障診斷、檢修的案例及論述相對(duì)缺乏。針對(duì)兩起具體的冷卻器閥門故障，提出了實(shí)用的診斷及檢修策略和方法，以期對(duì)該領(lǐng)域的發(fā)展起到積極作用。

1 案例一

1.1 故障情況

2011-04-11，檢修試驗(yàn)人員對(duì)±660 kV JD換流站011B換流變壓器B相進(jìn)行紅外測(cè)溫發(fā)現(xiàn)，該換流變?cè)陧攲佑蜏貫?8 ℃時(shí)，上部一根與冷卻器相連的油管路溫度為僅為22.2 ℃，而相同功能的另一根管路溫度為44.9 ℃。

換流變器身與冷卻器之間通過(guò)4根管路相連，其中，上部?jī)筛苈酚土鞣较蛴蓳Q流變壓器器身流向冷卻器，下部?jī)筛苈酚土鞣较蛴衫鋮s器流回?fù)Q流變壓器器身。

1.2 故障原因

經(jīng)分析，故障管路閥門手柄指示方向與閥門實(shí)際位置不一致，造成管道油路不暢，降低了換流變冷卻能力，導(dǎo)致該臺(tái)換流變油溫、繞溫較相同組別其他相換流變高2～5 ℃。

1.3 故障處理

首先對(duì)換流變壓器器身內(nèi)部排油至油位位低于異常管路，停止排油，拆除異常管路。拆除異常管路后發(fā)現(xiàn)：閥門閥芯實(shí)際位置與閥門手柄指示位置不一致，用于固定閥芯與閥門軸的三顆螺絲全部斷裂，散落在管路中。經(jīng)過(guò)分析判斷，造成該現(xiàn)象的主要原因是由于閥門閥芯與換流變箱體凹槽內(nèi)部的橡膠墊圈咬合過(guò)緊，在開啟閥門時(shí)螺絲斷裂，造成閥門閥芯與閥門閥柄完全脫扣，致使閥門手柄無(wú)法帶動(dòng)閥門閥芯同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致雖指示該閥門為開啟狀態(tài)，但閥門閥芯的實(shí)際位置處于關(guān)閉狀態(tài)?，F(xiàn)場(chǎng)更換閥門并反復(fù)對(duì)閥門進(jìn)行開閉試驗(yàn)正常后，回裝管路，對(duì)本體進(jìn)行抽真空、注油、靜置及試驗(yàn)等工序后投運(yùn)，對(duì)管路進(jìn)行紅外測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)正常。

2 案例二

2.1 故障情況

±800 kV廣固換流站極Ⅱ高換流變?cè)黾优庞拖到y(tǒng)后，于2019-11-21T07:00解鎖投運(yùn)，17時(shí)廣固站功率升至3 500 MW(四閥組運(yùn)行)，11月22日8時(shí)，極Ⅱ高YD-B相換流變油溫比極Ⅱ高其他相換流變平均高約25 ℃。

該換流變于2017年12月投運(yùn)，增加排油系統(tǒng)前運(yùn)行正常。2019年排油改造后驗(yàn)收時(shí)發(fā)現(xiàn)以下幾點(diǎn)問(wèn)題。

(1) 該換流變每次啟動(dòng)到第4組冷卻器，后臺(tái)顯示全部冷卻器退出，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)冷卻器失去控制，無(wú)法下達(dá)任何命令，實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)冷卻器還在轉(zhuǎn)。

(2) 有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)剛投到第3組冷卻器，然后第一組冷卻器就在后臺(tái)顯示頻繁投退，實(shí)際上現(xiàn)場(chǎng)還在轉(zhuǎn)，對(duì)一次設(shè)備外觀檢查未發(fā)現(xiàn)異常。

(3) 當(dāng)時(shí)廠家懷疑PLC邏輯異常，將該問(wèn)題作為遺留缺陷待后期處理。

2.2 檢查試驗(yàn)情況

發(fā)現(xiàn)油溫異常后，現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)極Ⅱ高YD-B相換流變進(jìn)行了初步檢查，電氣控制回路正常，懷疑冷卻器主油回路油流不暢(YD-B相上部主油管路蝶閥在增加消防排油系統(tǒng)過(guò)程中曾有過(guò)操作)。

11月22日19時(shí)，將極Ⅱ高YD-B相換流變消防排油系統(tǒng)隔離，觀察本體油溫變化，以排除消防排油系統(tǒng)影響。

11月22日21時(shí)，極Ⅱ高換流變功率500 MW，極Ⅱ高YD-B相換流變油溫55 ℃，運(yùn)維人員密切監(jiān)視該換流變本體油溫，以采取進(jìn)一步措施。

11月23日03:30—04:00，現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)極Ⅱ高YD-A，YD-B，YD-C相換流變冷卻器下部主油管路流量進(jìn)行測(cè)量，具體數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 流量測(cè)量數(shù)據(jù)匯總

初步確定YD-B相散熱器主油管路蝶閥內(nèi)部未完全開啟，導(dǎo)致本體變壓器油無(wú)法順暢冷卻循環(huán)，隨后對(duì)極Ⅱ高換流變進(jìn)行停電。

11月24—26日，確定好了排油處理方案，并做好了人員、機(jī)具和物資的準(zhǔn)備工作；11月27日對(duì)極Ⅱ高YD-B相換流變進(jìn)行排油檢查，發(fā)現(xiàn)雖蝶閥外部手柄指示開啟，蝶閥內(nèi)部擋板實(shí)際處于關(guān)閉狀態(tài)。拆卸擋板與主軸間連接螺絲，發(fā)現(xiàn)三顆螺絲(螺絲為強(qiáng)度10.8/直徑6mm的不銹鋼螺絲)均已斷裂。

2.3 原因分析

換流變冷卻器上部匯流管蝶閥不能正常開啟，導(dǎo)致該變壓器油流不能順暢冷卻循環(huán)，致使換流變本體油異常溫升。經(jīng)過(guò)排油改造后換流變驗(yàn)收時(shí)發(fā)現(xiàn)的冷卻器油流繼電器指示異常情況與上部主匯流管蝶閥不能正常開啟相吻合(此時(shí)的熱油循環(huán)主要依靠閥側(cè)套管升高座冷卻管路進(jìn)行，該管路最大流量為15m3/h)。上部匯流管蝶閥不能正常開啟導(dǎo)致了當(dāng)多組冷卻器投運(yùn)時(shí)，油流不足以維持油流繼電器開啟。

2.4 故障檢修處理

11月28—29日，對(duì)極Ⅱ高YD-B相換流變冷卻裝置上部匯流管蝶閥擋板及主軸進(jìn)行更換，并對(duì)閥門進(jìn)行反復(fù)開閉試驗(yàn)正常后，回裝管路。隨后對(duì)該換流變進(jìn)行閥側(cè)套管放油、本體連同套管升高座及閥側(cè)套管抽真空、真空注油、熱油循環(huán)、油樣試驗(yàn)(介損、耐壓、微水、含氣量、色譜、顆粒度)、靜置排氣、常規(guī)絕緣試驗(yàn)、局放試驗(yàn)、驗(yàn)收及送電前檢查，并于12月14日送電，具體檢修工藝流程如表2所示。

表2 廣固站極Ⅱ高換流變YD-B相油溫高故障檢修工序

3 預(yù)防措施

上述兩起換流變油異常溫升均為冷卻器管路閥門異常導(dǎo)致，為防止此類故障再次發(fā)生，提出以下預(yù)防措施。

(1) 新站驗(yàn)收、變壓器大修后，需加強(qiáng)對(duì)變壓器冷卻器管路閥門的狀態(tài)檢查，對(duì)冷卻器分組遞增開啟測(cè)試，通過(guò)檢查各油流繼電器表計(jì)、后臺(tái)及PLC邏輯是否指示正確，借助超聲流量計(jì)等表計(jì)，檢測(cè)閥門是否正常開啟。

(2) 增加變壓器冷卻器蝶閥手柄限位裝置，防止閥門越限開啟，導(dǎo)致閥門擋板與主軸間螺絲折斷。

(3) 變壓器投運(yùn)后，需及時(shí)用紅外測(cè)溫等手段，檢測(cè)變壓器本體油溫是否異常，檢測(cè)閥門兩側(cè)溫度是否一致，進(jìn)而驗(yàn)證閥門的開啟狀態(tài)是否良好。

4 結(jié)束語(yǔ)

變壓器冷卻器管路閥門故障屬于變壓器較嚴(yán)重故障，尤其在夏季高負(fù)荷期間，此類故障易造成換流變壓器異常溫升，嚴(yán)重影響超(特)高壓直流輸電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。針對(duì)這兩起換流變壓器冷卻器管路閥門故障分析檢修案例，從故障診斷、故障預(yù)防、運(yùn)行檢測(cè)等方面總結(jié)并提出相應(yīng)技術(shù)措施，為超(特)高壓變電站實(shí)施反事故技術(shù)措施提供了相關(guān)借鑒，也為超(特)高壓變壓器冷卻器管路閥門故障診斷分析及檢修提供了經(jīng)驗(yàn)。