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.國網(wǎng)四川省電力公司達州供電公司，四川 達州 635000；2.國網(wǎng)四川省電力公司電力科學研究院，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，完成不同電壓等級間的電能傳輸[1-2]。套管的穩(wěn)定運行直接影響變壓器的正常供電。隨著對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)之間以及導電桿的安裝及配合方式，變壓器運行過程中內(nèi)、外部環(huán)境變化以及運行檢修過程中的人為因素均可導致變壓器套管密封性能改變，有可能造成嚴重事故[3-5]。實際生產(chǎn)運行過程中，由于套管密封性能的改變導致套管內(nèi)部絕緣受潮，從而威脅到變壓器安全運行的事故也時有發(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行[6-7]。

下面從一起 110 kV電力變壓器介質(zhì)損耗超標故障案例入手，通過高壓試驗、絕緣油試驗及現(xiàn)場外觀檢查，分析出了套管取油閥結(jié)構(gòu)缺陷、檢修人員操作不當及運行維護人員巡視不認真等多方原因。可為電力設(shè)備運行生產(chǎn)企業(yè)提供借鑒經(jīng)驗，防止類似事故發(fā)生。

1 缺陷情況說明

1.1 缺陷概述

2021年4月28日，對110 kV變壓器高壓側(cè)套管開展例行試驗。在對高壓側(cè)C相套管試驗過程中，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。隨即對該套管進行取油分析。在取油過程中發(fā)現(xiàn)油位觀察孔無油位指示，從取油閥處無法取出絕緣油。將套管頂部儲油柜排氣孔打開后，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，上半部已無絕緣油。隨后對該套管進行補油近10 L(總油量15 L)后套管油位恢復正常，這證實了套管內(nèi)部在取油口以上部分已無絕緣油。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，故未及時發(fā)現(xiàn)緩慢滲漏，造成套管長期滲漏導致缺油。由于該站為單主變壓器運行變電站，涉及重要用戶，停電難度較大，考慮到介質(zhì)損耗值超標不多，決定繼續(xù)對該主變壓器監(jiān)視運行，縮短巡視周期，擇機停電更換。

1.2 外觀檢查

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

異常套管外觀整體正常，油位觀察窗外表臟污嚴重，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，說明滲油已經(jīng)有很長時間。

圖1 異常套管外觀情況

1.3 試驗檢測

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

表1 高壓側(cè)C相套管歷年試驗數(shù)據(jù)

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

該異常套管油中溶解氣體各項數(shù)據(jù)如表2所示。其中：2021年4月28日的油樣是剛補完油后的取樣，實際上是套管中的余油與補充油的混合油樣，不能反映套管的真實情況；2021年5月16日油樣為該套管運行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)的判斷導則》第3.2.1條規(guī)定，套管油色譜氫氣含量不應超過140 μL/L，判定該套管氫氣超標。該套管微水含量雖低于標準值，但增長明顯，已接近標準值，所以判定該套管已受潮。推斷套管由于長期滲漏，導致缺油使部分電容芯子失去絕緣油保護，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。受潮套管補油運行一段時間后，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，外部螺栓護罩專為取油設(shè)計，底座螺栓直接與套管本體油箱連接，若發(fā)生松動或膠墊老化都可能導致套管本體滲油。

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，說明油跡腐蝕漆面時間較長。并且，該主變壓器本體油枕油位較高，套管油無法滲入主變壓器本體，同時也未發(fā)現(xiàn)該套管其他漏點，所以初步認定該處即為套管本體漏點。

該類型套管正確取油方法應如圖3所示操作，需用扳手將底座固定，避免拆卸護罩時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，應用扳手逆時針擰松取油接頭，同時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取油已近6年，此次補油10 L。若一滴油以0.05 mL計算，平均每小時漏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，在收縮過程中將外部空氣吸入套管內(nèi)部導致絕緣受潮。

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

3 結(jié)論及建議

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

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

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

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