孫威，方毅平，劉秋平，尹旭

(國網(wǎng)湖南省電力公司檢修公司，湖南長沙410004)

±500 kV鵝城換流變電站年度檢修中，發(fā)現(xiàn)換流變極ⅠY/Y-B相油枕膠囊破損，該相換流變?yōu)锳BB公司2002年產(chǎn)品，2012年對(duì)其進(jìn)行油化試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)絕緣油含氣量超標(biāo)。

1 換流變油枕

1.1 油枕的作用

當(dāng)變壓器油的體積隨油溫的升降而膨脹或縮小時(shí)，油枕起著儲(chǔ)油和補(bǔ)油的作用，以保證油箱內(nèi)永遠(yuǎn)充滿油，同時(shí)減少換流變與空氣的接觸面，減緩油的裂化速度。為了增加換流變油位的真實(shí)性，提高運(yùn)行的可靠性，鵝城變?cè)诿肯鄵Q流變的油枕里加裝油位傳感器，可遠(yuǎn)程監(jiān)控?fù)Q流變的真實(shí)油位。

1.2 油枕的結(jié)構(gòu)

1.2.1 波紋式油枕

當(dāng)油溫上升時(shí)油箱內(nèi)的變壓器油通過輸油軟連管流入波紋膨脹芯體，波紋片膨脹展開，當(dāng)油位上升到一定高度時(shí)，語言報(bào)警器接通，發(fā)出警報(bào)。從結(jié)構(gòu)上可分為內(nèi)油式和外油式，內(nèi)油式如圖1所示。

圖1 波紋式 (內(nèi)油式)油枕結(jié)構(gòu)圖

由于它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、且壽命長、靈敏度高和維護(hù)量小等特點(diǎn)，現(xiàn)在應(yīng)用越來越廣，其局限性在于不能進(jìn)行抽真空注油，需進(jìn)行二次補(bǔ)油。

1.2.2 隔膜式油枕

隔膜周邊壓裝在上、下柜沿之間，隔膜的內(nèi)側(cè)緊貼在油面上，外側(cè)和大氣相通。集聚在隔膜外部的凝露水可以通過放水閥排除，其結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。由于現(xiàn)場(chǎng)故障率高，隔膜容易破壞，這種結(jié)構(gòu)形式逐漸在系統(tǒng)中被淘汰。

圖2 隔膜式油枕結(jié)構(gòu)圖

1.2.3 膠囊式油枕

膠囊內(nèi)部與大氣相通，當(dāng)溫度升高時(shí)，油面上升，通過與呼吸器相通的聯(lián)通排除膠囊的氣體，膠囊縮小;反之，油面下降，膠囊通過呼吸器吸入空氣，體積增大，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示。

這種膠囊式結(jié)構(gòu)注油方便，只需把膠囊與本體之間的閥門打開就可進(jìn)行全真空注油，且耐壓抗震能力強(qiáng)，在系統(tǒng)內(nèi)最為常見，鵝城變極ⅠY/Y-B相換流變油枕為該種結(jié)構(gòu)。但膠囊存在一定的安全隱患，可能影響到變壓器的正常運(yùn)行。

圖3 膠囊式油枕結(jié)構(gòu)圖

2 換流變膠囊損壞原因分析

2.1 現(xiàn)場(chǎng)情況

原缺陷中包含了極Ⅰ Y/Y-B相絕緣油含氣量超標(biāo)，但氣體繼電器和油流繼電器中沒有發(fā)送過故障動(dòng)作信號(hào)，排除了由于器身內(nèi)部故障引起的氣體含量超標(biāo)，由此推斷進(jìn)氣處最有可能為油枕部位?，F(xiàn)場(chǎng)打開油枕頂蓋檢查，發(fā)現(xiàn)膠囊內(nèi)已浸有部分變壓器油。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查和分析，推斷原因如下:

1)膠囊與本體之間沒有連通閥門，排除了由于全真空注油完后真空破壞的可能性。

2)本體呼吸器硅膠重50 kg，假如油經(jīng)此進(jìn)入膠囊，硅膠會(huì)吸收盡變壓器油;另外，運(yùn)維記錄中沒有油封杯中的變壓器油明顯減少或不見的記錄，所以排除了由于在高溫時(shí)呼吸器堵塞后，低溫時(shí)突然呼吸暢通，外界大氣壓大于膠囊內(nèi)部氣壓，把油封杯內(nèi)的變壓器油壓入膠囊內(nèi)的可能性。

故判定為膠囊破損，可能存在沙眼或滲油點(diǎn)，這樣變壓器油才能進(jìn)入其內(nèi)。

2.2 原因分析

1)油枕排氣方法不當(dāng)或工作不慎，膠囊在較大氣壓下被內(nèi)壁毛刺破壞。該相換流變的油枕膠囊于前次檢修時(shí)已進(jìn)行過更換，在更換膠囊后對(duì)油枕排氣采用的是注油排氣法，即打開油枕頂部放氣塞，把膠囊充滿氣，再往油枕內(nèi)注油，隨著油面升高，油枕中的氣體從放氣塞不斷排出。

可能由于油枕放氣塞較小，出氣速度比進(jìn)油速度慢，如果注油速度過快或工作中不慎，不僅無法排出油枕內(nèi)的空氣，反而隨著注油量的增加，造成膠囊局部受力增大，當(dāng)油枕內(nèi)壁有毛刺時(shí)或某點(diǎn)突尖時(shí)，有可能造成膠囊破損。

2)膠囊隨本體變壓器油呼吸時(shí)多次上下運(yùn)動(dòng)，被下方油位傳感器損壞。在更換已損壞的膠囊時(shí)，發(fā)現(xiàn)在膠囊下方裝有油位傳感器，且油位傳感器的上端存在尖端棱角，當(dāng)本體油溫變化時(shí)，變壓器油熱脹冷縮，膠囊隨著油面上下呼吸，有可能剛好撞在油位傳感器的尖端上。由于廣東地區(qū)晝夜溫度變化快，膠囊隨本體變壓器油呼吸上下運(yùn)動(dòng)的次數(shù)，在多次和尖端物碰撞后，有可能使膠囊破損。

3)油枕內(nèi)存有空氣，可能使膠囊封堵呼吸出口，壓擠破壞膠囊。油枕內(nèi)存有空氣時(shí)，空氣隨變壓器油溫升高而急劇膨脹，并壓迫膠囊外沿下降(因膠囊頂部固定在儲(chǔ)油柜上部，膠囊頂部不會(huì)下降)，且膨脹的油使膠囊底部升高，膠囊呈蘑菇狀。變壓器溫度繼續(xù)上升，當(dāng)膠囊底部升高至其呼吸出口時(shí)，呼吸出口被堵塞，膠囊失去呼吸功能，內(nèi)部壓力隨著膠囊被壓扁而不斷增大，最終可能被壓擠破壞。

4)膠囊的制造材料和工藝較差。另一種可能是膠囊的制造材料和工藝達(dá)不到工藝要求，耐油性和耐高溫性能較差，在變壓器油的長期浸泡和應(yīng)力下，發(fā)生老化和內(nèi)部龜裂，最后發(fā)展到破損階段。

3 膠囊損壞危害分析

雖然檢修過程中發(fā)現(xiàn)膠囊內(nèi)進(jìn)入的變壓器油不多，但時(shí)間一長，沙眼或滲漏點(diǎn)會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，對(duì)變壓器的使用壽命和安全運(yùn)行有著很大威脅。

1)假油位，可能引起壓力釋放閥動(dòng)作噴油。膠囊破壞后，油位計(jì)不能正確指示真實(shí)油位，引導(dǎo)檢修人員往油枕內(nèi)補(bǔ)油。當(dāng)主變?cè)诟邷丨h(huán)境下或高負(fù)載運(yùn)行時(shí)，絕緣油體積隨著油溫升高不斷膨脹，如油枕內(nèi)部充滿油后其內(nèi)部已無法為繼續(xù)膨脹的絕緣油提高膨脹空間時(shí)，持續(xù)增大的油壓超過壓力釋放閥動(dòng)作壓力值時(shí)造成釋放閥動(dòng)作噴油。

如某220 kV變電站主變絕緣油吸附處理結(jié)束后發(fā)現(xiàn)油枕油位指示過低，考慮到油處理過程中有部分油損耗，就向本體補(bǔ)充700 kg絕緣油。當(dāng)夏天高溫天氣來臨時(shí)，壓力釋放閥動(dòng)作，主變強(qiáng)迫停運(yùn)。后經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，油位計(jì)指示雖然在中間位置，但是油枕頂部已充滿絕緣油。

值得注意的是，由變壓器運(yùn)行引起的絕緣油高溫膨脹不同于主變內(nèi)部電弧放電或繞組匝間短路、鐵芯多點(diǎn)接地、漏磁增大等局部過熱引發(fā)的絕緣油分解現(xiàn)象，它不會(huì)造成主變內(nèi)部氣體容量急劇增多和油流速度加快，因此噴油時(shí)主變本體、調(diào)壓開關(guān)和套管氣體繼電器不會(huì)發(fā)送輕和重瓦斯動(dòng)作信號(hào)。

2)堵塞本體呼吸通道，可能導(dǎo)致重瓦斯動(dòng)作引起主變跳閘。膠囊破損進(jìn)油后，在油重的作用下，膠囊的破碎皮條有可能堵塞油枕通至本體的油路管路，使油只能留在油枕而不能回流到本體，本體內(nèi)逐漸形成負(fù)壓、瓦斯內(nèi)少油或無油，造成輕瓦斯和重瓦斯動(dòng)作，導(dǎo)致主變?nèi)齻?cè)斷路器跳開。

如某500 kV變電站原主變C相油枕膠囊破裂，油進(jìn)入膠囊過重而堵塞油枕至本體的油路管道，當(dāng)本體油冷縮時(shí)、瓦斯內(nèi)少油，輕瓦斯動(dòng)作，此后油化人員取樣時(shí)，大量進(jìn)氣導(dǎo)致重瓦斯動(dòng)作主變跳閘。

3)主變本體吸潮進(jìn)水，存在著主變安全運(yùn)行隱患，嚴(yán)重情況可導(dǎo)致主變毀滅性損壞。膠囊一旦損壞，變壓器由密封狀態(tài)變?yōu)榉敲芊鉅顟B(tài)，油枕油面與外界氣壓平衡，且與外界直接接觸，難以阻擋外界水分和潮氣進(jìn)入油內(nèi)。

一方面水分的存在會(huì)促進(jìn)有機(jī)酸對(duì)銅、鐵等金屬的腐蝕作用，對(duì)油的氧化作用起催化作用，加速變壓器油的老化，降低變壓器油的絕緣性能;另一方面溶解于油中的水分子在高溫高熱或強(qiáng)電場(chǎng)的作用下分解，產(chǎn)生氫氣和其它氣體，造成絕緣油色譜異常，含氣量超標(biāo);更嚴(yán)重的是溶解在變壓器油中的水在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下易向繞組聚集，使變壓器繞組的紙質(zhì)絕緣吸收水后絕緣性能降低，甚至遭到永久的破壞，引起線圈對(duì)地?fù)舸┗蚓€圈匝間短路，造成設(shè)備毀滅性損壞。

吸潮進(jìn)水現(xiàn)象難以察覺，長此以往，對(duì)變壓器絕緣品質(zhì)和使用壽命都會(huì)產(chǎn)生不利影響，對(duì)變壓器的安全運(yùn)行形成嚴(yán)重威脅。

4 結(jié)束語

綜上所述，運(yùn)行油枕的安全和完好對(duì)保障變壓器的使用壽命和安全運(yùn)行具有十分重要的意義，在主變?nèi)粘＿\(yùn)維檢修時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

1)一旦發(fā)現(xiàn)油枕油位下降，不要立即采取補(bǔ)油措施，首先要查明及判斷油的去處，是滲漏了還是進(jìn)入了膠囊。

2)更換該膠囊排出油枕空氣時(shí)，要注意首先把本體與油枕之間的閥門關(guān)掉 (因?yàn)樵摀Q流變的壓力釋放閥與本體之間未裝設(shè)閥門)，防止往膠囊充氣時(shí)，膠囊內(nèi)的氣壓傳遞到壓力釋放閥上，引起壓力釋放閥動(dòng)作噴油。

3)油枕大修時(shí)除應(yīng)對(duì)膠囊進(jìn)行更換外，還應(yīng)檢查油枕的回油口，看是否有加裝1個(gè)反扣的杯狀網(wǎng)隔，如沒有則應(yīng)予以加焊，防止膠囊破損后，堵塞回油口，引起主變運(yùn)行異常。

4)建議在條件具備的情況下，用波紋式油枕替代膠囊式油枕，這樣就可消除膠囊破損給主變運(yùn)行帶來的安全隱患。

〔1〕國家電網(wǎng)公司.變壓器檢修〔M〕.北京:中國電力出版社，2010.

〔2〕莫有德.一起變壓器油枕異常引起壓力釋放閥動(dòng)作的處理過程及分析〔J〕.廣西電業(yè).2007(7):76-78.

〔3〕唐捷.一起220 kV變壓器壓力釋放閥異常動(dòng)作的缺陷處理及原因分析〔J〕.變壓器.2009(8):56-58.