尹顯貴

(陽(yáng)城國(guó)際發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 晉城 048102)

0 引言

為保證電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，必須對(duì)電力設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視和測(cè)量。由于一般的測(cè)量和保護(hù)裝置不能直接接入一次高壓設(shè)備，因此需要將一次系統(tǒng)的大電流按比例變換成小電流，提供給測(cè)量?jī)x表和保護(hù)裝置使用。在測(cè)量交變電流的大電流時(shí)，為便于二次儀表測(cè)量需要轉(zhuǎn)換為比較統(tǒng)一的電流；另外，線路上的電壓比較高，如果直接進(jìn)行測(cè)量是非常危險(xiǎn)的。電流互感器可起到變流和電氣隔離的作用，是電力系統(tǒng)中測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)等二次設(shè)備獲取電氣一次回路電流信息的傳感器。電流互感器將大電流按比例轉(zhuǎn)換成小電流，電流互感器一次側(cè)接在一次系統(tǒng)，二次側(cè)接入測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)等。油浸式電流互感器的漏油現(xiàn)象比較普遍，當(dāng)電流互感器嚴(yán)重缺油時(shí)，就會(huì)使電流互感器的線圈暴露在空氣中，導(dǎo)致其絕緣強(qiáng)度降低，引起電流互感器內(nèi)部絕緣擊穿。此時(shí)，不僅可能使電流互感器燒毀爆炸；而且高壓還可能串到二次側(cè)，燒毀二次保護(hù)設(shè)備，嚴(yán)重危及機(jī)組設(shè)備及人員人身安全。

1 故障經(jīng)過

2013-04-16T16:20，某電廠網(wǎng)控運(yùn)行人員巡檢500 kV升壓站設(shè)備時(shí)，發(fā)現(xiàn)5034開關(guān)A相電流互感器存在嚴(yán)重滲油現(xiàn)象，隨之通知變電班檢修人員。變電班人員迅速趕到現(xiàn)場(chǎng)，初步檢查發(fā)現(xiàn)是電流互感器上部?jī)?chǔ)油柜處滲油，滲油速度大約10滴/min。由于網(wǎng)控運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)及時(shí)，在電流互感器下方用高倍望遠(yuǎn)鏡觀察，發(fā)現(xiàn)電流互感器的油位并未下降。但為了保證機(jī)組設(shè)備及人員人身安全，避免因電流互感器漏油發(fā)生重大事故，值長(zhǎng)迅速向調(diào)度中心申請(qǐng)將設(shè)備停電，并立即組織變電班檢修人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行全面檢查。

2 故障分析

油浸式電流互感器發(fā)生滲油故障可細(xì)分為以下幾種情況。

(1)密封滲漏油。若密封墊彈性尚好，可能是壓縮量不一致原因?qū)е聺B漏油，應(yīng)均勻緊固螺栓,確保壓縮量一致；若仍漏油，可能是密封面加工不良或有雜質(zhì)，應(yīng)將密封墊取下處理或更換。

(2)材質(zhì)不良或焊接滲漏油。如儲(chǔ)油柜有沙眼或焊接滲油，可采用堵漏膠或電焊的辦法進(jìn)行處理。為避免影響油的色譜分析結(jié)果，電焊堵漏后必須換油。若膨脹器焊縫處滲油，應(yīng)進(jìn)行更換或補(bǔ)焊。

(3)二次小套管滲油。緊固滲油套管的壓緊螺母，或輕輕打開螺母，在螺桿上纏繞生料帶，涂密封膠后再緊固，以防沿螺紋滲油。滲油嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)更換為有防滲密封結(jié)構(gòu)的套管。

根據(jù)上述幾種情況，在該設(shè)備停電后，變電班檢修人員對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)是從儲(chǔ)油柜上部金屬膨脹器呼吸管處滲油。初步分析認(rèn)為，導(dǎo)致電流互感器漏油的原因有以下幾種可能：

(1)此油浸式電流互感器發(fā)生內(nèi)部故障，導(dǎo)致油位升高而漏油；

(2)儲(chǔ)油柜密封元件老化或膨脹器老化而存在缺陷，引起漏油；

(3)儲(chǔ)油柜補(bǔ)償容積設(shè)計(jì)不符合現(xiàn)場(chǎng)要求，由于晝夜溫差較大產(chǎn)生的熱脹冷縮作用，導(dǎo)致漏油。

電流互感器故障前后試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1，2所示。

表1 故障前電流互感器試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表2 故障后電流互感器試驗(yàn)數(shù)據(jù)

從表1，2可知，電流互感器故障前后的試驗(yàn)數(shù)據(jù)相差不大。因此，可以排除因電流互感器發(fā)生內(nèi)部故障導(dǎo)致油位升高而漏油的可能。

該電流互感器為沈陽(yáng)變壓器有限責(zé)任公司生產(chǎn)的LB2-500W2型正立油浸式電流互感器，主要由油箱、瓷套、儲(chǔ)油柜、膨脹器和器身組成。一次導(dǎo)體為全鋁構(gòu)件，一次繞組由2個(gè)彼此絕緣的半圈鋁管拼成整圈，構(gòu)成2匝，并彎成“U”型，4個(gè)端口皆引出儲(chǔ)油柜外。二次繞組置于“U”型一次繞組的L1（P1）側(cè)，有多種組合，測(cè)量級(jí)準(zhǔn)確級(jí)有0.2級(jí)，保護(hù)級(jí)準(zhǔn)確級(jí)有5P級(jí)和TPY級(jí)等，全部部件都浸在變壓器絕緣油中。該設(shè)備于1998年10月投入運(yùn)行使用，至今已投入運(yùn)行長(zhǎng)達(dá)15年。

由于該地區(qū)晝夜溫差較大，儲(chǔ)油柜的補(bǔ)償容積是根據(jù)總油重及使用地區(qū)的最高、最低環(huán)境溫度來計(jì)算的。即：

式中：

V——儲(chǔ)油柜的補(bǔ)償容積，L；

G——總油重，kg；

g——油的密度0.9，kg/L；

f——油體積補(bǔ)償參數(shù)；

a——油體積膨脹系數(shù)，a=0.000 733；

Δt——使用地區(qū)的最高和最低環(huán)境溫差值；

t——平均溫升，MEMO系數(shù)為50。

電流互感器的總油重為2 100 kg，最高溫度為35 ℃，最低溫度為-20 ℃。根據(jù)式(1)，(2)可知：

實(shí)際儲(chǔ)油柜的容積約為500 L，完全能滿足儲(chǔ)油柜的補(bǔ)償容積。

因此，專家判斷該LB2-500W2型正立油浸式電流互感器漏油的主要原因是膨脹器老化，存在缺陷。膨脹器的滲油點(diǎn)如圖1所示。

圖1 膨脹器滲油點(diǎn)

3 故障處理

該電廠使用的金屬膨脹器為沈陽(yáng)變壓器廠六分廠生產(chǎn)的PH850-7型外盒式金屬膨脹器，該型號(hào)廠家已不再生產(chǎn)。經(jīng)與廠家溝通后，將其更換為PBD-800×24型內(nèi)油式金屬膨脹器。

由于新型金屬膨脹器需要向廠家定購(gòu)，5月12日后設(shè)備才能到貨。在此期間變電班檢修人員對(duì)其實(shí)施了24 h不間斷監(jiān)控，從4月16日至5月12日，每隔1 h用紅外線測(cè)溫儀對(duì)其進(jìn)行1次溫度測(cè)量，同時(shí)觀察滲油情況并做好相關(guān)記錄。在此期間，未發(fā)現(xiàn)設(shè)備有溫度升高的現(xiàn)象，在環(huán)境溫度超過30 ℃時(shí)，出現(xiàn)1 min滲漏8～10滴油的情況；而在環(huán)境溫度低于30 ℃時(shí)，3 min才會(huì)滲漏1滴油。由此可見，在短期內(nèi)此設(shè)備暫無(wú)大礙。

5月12日，PBD-800×24型內(nèi)油式金屬膨脹器備件到貨后，變電班檢修人員對(duì)膨脹器進(jìn)行了更換，步驟如下。

(1)更換前，先對(duì)5034開關(guān)CT進(jìn)行相關(guān)項(xiàng)目試驗(yàn)：油介損、耐壓試驗(yàn)、油色譜化驗(yàn)。其擊穿電壓應(yīng)大于50 kV，90 ℃時(shí)的tanδ不應(yīng)大于0.7 %，微水含量不應(yīng)大于15 mg/L，含氣量(體積分?jǐn)?shù))不應(yīng)大于3 %。將油色譜分析結(jié)果與最近一次數(shù)據(jù)比較，H2，C2H2及總烴含量應(yīng)無(wú)明顯差別。

(2)實(shí)驗(yàn)合格后，從5034開關(guān)CT A相下部取樣閥處放油。由于互感器內(nèi)部是真空狀態(tài),放油時(shí)應(yīng)將膨脹器上部法蘭螺栓松開以破除真空，放油時(shí)注意觀察儲(chǔ)油柜的油位指示，以防放油過多導(dǎo)致一次繞組暴露。放至儲(chǔ)油柜上沿時(shí)拆除舊金屬膨脹器，注意對(duì)瓷套內(nèi)的油做好密封以防空氣進(jìn)入，放出的油應(yīng)注入真空濾油機(jī)內(nèi)進(jìn)行真空濾油。

(3)將PBD-800×24型內(nèi)油式金屬膨脹器吊起，檢查膨脹器與儲(chǔ)油柜的連接部位，確定清潔無(wú)雜物后再安裝內(nèi)油式膨脹器。

(4)對(duì)安裝好的金屬膨脹器抽真空，至真空度不高于133 Pa為止。將通過真空濾油機(jī)過濾完畢后的變壓器油注入膨脹器內(nèi)，注入約170 kg，在膨脹器上沿與下沿距離升至470 mm時(shí)停止注油。打開膨脹器的排氣閥門對(duì)膨脹器進(jìn)行放油，在油中無(wú)氣體，膨脹器上沿與下沿距離降至450 mm時(shí)，關(guān)閉排氣閥門。

(5)安裝不銹鋼外罩。上蓋與外罩應(yīng)連接可靠，不得有卡澀現(xiàn)象，保證在膨脹器內(nèi)壓力異常增大時(shí)能頂起上蓋。

(6)更換后進(jìn)行油介損、耐壓試驗(yàn)、油色譜化驗(yàn)，并與更換前數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，在各項(xiàng)指標(biāo)合格，各部位檢查無(wú)誤后投入運(yùn)行使用。

4 更換前后的膨脹器比較分析

原PH850-7型外盒式金屬膨脹器，有7節(jié)補(bǔ)償裝置，用以補(bǔ)償油體積隨溫度變化的容積，其外殼裝有油視察窗和安全膜。當(dāng)由于故障而導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)危險(xiǎn)的高壓力時(shí)，安全膜的膜片就會(huì)破碎釋放壓力。由于此金屬膨脹器只有7節(jié)補(bǔ)償裝置，其補(bǔ)償系數(shù)較小，所以安裝安全膜以釋放高壓力，這樣就增加了設(shè)備的停運(yùn)幾率。同時(shí)，此金屬膨脹器的油視察窗過小，在設(shè)備運(yùn)行時(shí)無(wú)法看到油位指示，并且此型號(hào)的金屬膨脹器廠家已不再生產(chǎn)，導(dǎo)致無(wú)法采購(gòu)備件。

更換后的金屬膨脹器為沈陽(yáng)蘭天電力設(shè)備修造廠生產(chǎn)的PBD-800×24型內(nèi)充油波紋式金屬膨脹器，補(bǔ)償裝置有24節(jié)，每節(jié)的有效容積為9.26 L。膨脹器的波與波之間不是焊接的，而是由不銹鋼薄板直接制成U形波，膨脹器U形波深度僅為基本直徑的6 %～9 %，其軸向穩(wěn)定性較好。油溫指針與油位同步升降，油位視覺直觀，在設(shè)備運(yùn)行時(shí)可直接看到油位指示。PBD-800×24型內(nèi)充油波紋式金屬膨脹器采用不銹鋼外罩。該金屬膨脹器外罩產(chǎn)品全國(guó)各大廠家均能生產(chǎn)，為采購(gòu)該備件提供了便利條件。

5 結(jié)論

更換后的金屬膨脹器運(yùn)行正常，消除了該電流互感器A相上部滲油嚴(yán)重的故障，方便了檢修、運(yùn)行巡檢和點(diǎn)檢觀察油位指示，保證了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行及運(yùn)行維護(hù)人員的人身安全。

1 丁 蘇．一起電流互感器耐壓擊穿事故分析[J]．電力安全技術(shù)，2012(6)．