于文濤，黃文峰，馬欣

(安徽華電蕪湖發(fā)電有限公司，安徽 蕪湖 241080)

0 引言

主變壓器(以下簡稱主變)是發(fā)電廠中最重要的變電設(shè)備，其安全運(yùn)行對發(fā)電廠及電網(wǎng)意義重大。主變高壓側(cè)套管是將變壓器內(nèi)部的高壓引線引到油箱外部的出線裝置，同時(shí)還起著固定引線的作用，也是變壓器組件中較容易發(fā)生故障的部件。套管末屏又叫試驗(yàn)抽頭，事實(shí)上就是套管紙質(zhì)絕緣最末(最外)一層的引出接地端，用來測量套管的電容和介損，做變壓器和套管的局部放電試驗(yàn)時(shí)也可從這里取信號。

某發(fā)電廠一期工程為2×660 MW凝汽式超超臨界燃煤汽輪發(fā)電機(jī)組，主變由天威保變電氣股份有限公司制造，型號為SFP-800000/500，三相雙繞組無載調(diào)壓；高壓側(cè)套管為傳奇電氣有限公司生產(chǎn)的油紙電容型套管，質(zhì)量為1 980 kg。2016年9月，#1機(jī)組開始進(jìn)行大修(A級檢修)。9月27日，在準(zhǔn)備做#1主變的預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)C相高壓套管試驗(yàn)抽頭(末屏)位置大量漏油，屬重大缺陷，取套管油樣做色譜分析，顯示乙炔、氫氣及總烴含量均嚴(yán)重超標(biāo)。

1 原因分析與處理方案

油紙電容型套管絕緣由內(nèi)絕緣和外絕緣構(gòu)成。外絕緣通常為瓷套，內(nèi)絕緣為一圓柱形電容芯子，圓柱中心的銅(鋁)導(dǎo)管既是電容芯子的骨架，又是套管用于穿過引線電纜的引線孔(穿纜式)，必要時(shí)可作為零屏。油紙電容型套管的中間法蘭上分別裝有測量端子和電壓抽頭：測量端子是從電容芯子最外一層電容屏卷入一層銅帶，在進(jìn)行局部放電測量時(shí)，用該電容屏對中間法蘭的電容值(該端子對地電容較小)和電容芯子的電容值形成分壓器，來測量變壓器的局部放電量；電壓抽頭的對地電容比較大，可以輸出一定功率。無論是測量端子還是電壓抽頭，由于它們的對地電容與套管的主電容相比都是比較小的，所以運(yùn)行時(shí)套管必須可靠接地。

將故障套管末屏保護(hù)罩拆除后，測量其絕緣對地為無窮大。結(jié)合現(xiàn)場情況進(jìn)行分析，判斷該套管末屏未接地[1]，內(nèi)部產(chǎn)生懸浮電位對塑料絕緣套局部放電，電弧導(dǎo)致油裂變分解并將絕緣密封圈燒穿導(dǎo)致了漏油。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，套管的缺陷中，套管接頭過熱、滲漏油、介質(zhì)或油介損超標(biāo)和套管末屏接觸不良故障占據(jù)前列，有些故障通過遠(yuǎn)紅外測試和觀察等可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，但套管末屏接地不良等則難以在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)。由于末屏無法單獨(dú)更換，如不處理會使套管的電氣絕緣性能下降，甚至發(fā)生套管爆炸，將直接危及變壓器的安全運(yùn)行及供電可靠性。經(jīng)討論，決定整體更換該相高壓套管，同時(shí)將主變放油內(nèi)檢(檢查性大修)，并按照規(guī)程進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。

2 處理過程

2.1 準(zhǔn)備工作

(1)檢查所需工器具、內(nèi)檢材料是否完備。

(2)檢查確認(rèn)備品套管瓷件表面正常無損傷、無可見油漬。檢查導(dǎo)電管內(nèi)部的清潔情況，若有灰塵或其他異物，必須用干凈的白布擦凈，裝配前用軟布擦凈表面塵土和油污。按照預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程[2]測量備品套管絕緣電阻，確認(rèn)合格；發(fā)現(xiàn)油位表損壞，提報(bào)計(jì)劃采購。需要說明的是，根據(jù)交接標(biāo)準(zhǔn)[3]和廠家說明，該備品套管可免做取油樣試驗(yàn)。

(3)做好變壓器安全防護(hù)措施；清理工作區(qū)域并用圍欄封閉，只允許經(jīng)過確定的人員進(jìn)入現(xiàn)場。

(4)變壓器放油。放油前先檢查清洗油罐、油管路、濾油機(jī)、油泵等。準(zhǔn)備好的備用油初步試驗(yàn)(包括油色譜分析、混油試驗(yàn)、電氣耐壓試驗(yàn))合格后，繼續(xù)進(jìn)行濾油，直到各項(xiàng)試驗(yàn)最終合格。放油前檢查確認(rèn)油罐下部的閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，打開油罐的放氣室。將排油管路連接到變壓器油箱下部排油閥門，拆除呼吸器油杯，打開變壓器儲油柜上的放氣塞，用干凈的紗布包上硅膠放在儲油柜的放氣口，開始排油，待氣體繼電器內(nèi)觀察無油時(shí)，將變壓器油全部放凈停止排油，打開儲油柜注放油閥門，將管內(nèi)殘油放出，同時(shí)進(jìn)行濾油，注意油枕中變壓器油是否存在劣化、變質(zhì)情況。為防止污染主變器身，油枕中的變壓器油要從油枕放油管中排出。放油的同時(shí)用干燥的空氣經(jīng)變壓器油箱上箱蓋蝶閥對變壓器身進(jìn)行充氣，以防潮濕空氣進(jìn)入變壓器內(nèi)部。

(5)將變壓器人孔門打開，打開上部蝶閥和定位釘封板。

(6)10月16日，套管油位表到貨后進(jìn)行更換。油位表為磁鐵油位指示計(jì)結(jié)構(gòu)，油表蓋指針與套管內(nèi)部是通過磁性連接顯示的，所以更換套管油表蓋不涉及套管密封。

2.2 原套管拆除

(1)10月17日，天氣晴朗，拆除主變高壓側(cè)引線、接線板及均壓環(huán)，用尼龍繩將引線固定在牢固的構(gòu)件上。

(2)在吊車小鉤上安裝滑輪，將連有M12螺栓的尼龍繩經(jīng)過滑輪擰入引線頭上導(dǎo)電桿的M12螺孔中，稍用力輕輕提起導(dǎo)電桿，抽出安裝的定位銷，將引線緩緩經(jīng)套管的導(dǎo)電管放入變壓器內(nèi)部。

(3)用2根8 m長的吊帶吊掛在套管底部兩邊吊位上，上部掛在吊車大鉤上，2根吊帶在套管上部合適位置使用尼龍繩牢牢固定在套管上；另外2根4 m長吊帶中間與手拉葫蘆連接，上邊吊帶掛在吊車大鉤上，下邊吊帶安裝在套管下部合適位置，使用手拉葫蘆來調(diào)整套管的起吊角度。找好角度后，松開套管與升高座之間的螺絲，將套管緩緩吊出。吊出時(shí)應(yīng)注意控制好起吊角度，器身內(nèi)工作人員應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視，防止套管底部與器身內(nèi)引線絕緣件發(fā)生碰撞。

(4)拆卸套管時(shí)應(yīng)做好方向位置記號，拆卸的附件及螺栓、銷子、膠墊等要專人分類保管，套管要放置在專用架子上，放置要牢固，做好套管的防異物工作。

2.3 備品套管安裝

(1)現(xiàn)場布置好作業(yè)區(qū)域，聯(lián)系吊車進(jìn)場。水平起吊時(shí)為防止瓷瓶損傷，應(yīng)使用2輛汽車式起重機(jī)配合，要注意支撐的穩(wěn)定性。

(2)用2根8 m長吊帶吊掛在套管底部兩邊吊位上，上部掛在#1吊車大鉤上，2根吊帶在套管上部合適位置使用尼龍繩牢牢固定在套管上；另外2根4 m長吊帶中間用手拉葫蘆連接，上邊吊帶掛在#1吊車大鉤上，下邊吊帶安裝在套管下部合適位置。另外使用一根8 m吊帶，一端掛在套管底部吊位，一端掛在#2吊車大鉤上，指揮2輛汽車式起重機(jī)將套管由水平位置緩緩吊起。起吊過程中應(yīng)避免套管受到大的沖擊。

(3)水平起吊使套管距地面2.5 m高后，#2吊車大鉤緩緩下落，使套管處于垂直狀態(tài)。拆除#2吊車所掛吊帶。

(4)將高壓套管起吊至安裝位置，使用手拉葫蘆調(diào)整套管的安裝角度至合適位置。工作人員在高空作業(yè)車中將一端連有M12螺栓的尼龍繩穿入套管的導(dǎo)電管內(nèi)，螺栓擰入引線頭上的M12螺孔中，使用小鉤上的滑輪將引線拉入套管的導(dǎo)電管內(nèi)。

圖1 備品套管吊裝就位

(6)將套管法蘭與電流互感器上部法蘭用螺栓緊固，并注意使套管油位表向外。

(7)將引線導(dǎo)電桿稍用力輕輕提起，安裝定位銷，頂端安裝完畢后，安裝接線板和均壓環(huán)并恢復(fù)內(nèi)部連線。安裝時(shí)應(yīng)注意處理好套管頂端導(dǎo)電連接和密封面，檢查端子受力和引線支撐情況，檢查外部引線伸縮節(jié)及其熱脹冷縮性能，防止套管因過度受力而引起滲漏油。

2.4 主變內(nèi)檢和真空注油

(1)10月18日，用氧氣含量表測量含氧量合格后，檢修人員進(jìn)入變壓器進(jìn)行內(nèi)部檢查，檢查內(nèi)容見表1[4]。

表1 主變內(nèi)部檢查項(xiàng)目及檢查內(nèi)容

(2)內(nèi)檢過程如果發(fā)現(xiàn)異常情況，現(xiàn)場根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行處理；如果未發(fā)現(xiàn)異常，則進(jìn)行后續(xù)安裝工作。

(3)抽真空、注油。10月19日，全部法蘭恢復(fù)安裝完成，開始抽真空。抽真空前應(yīng)檢查設(shè)備各接地點(diǎn)、濾油機(jī)及油管道已可靠接地，并根據(jù)廠家要求對器身附件進(jìn)行隔離或連通。抽真空前，單抽管道真空，以便查明真空系統(tǒng)本身實(shí)際能達(dá)到的真空度。對變壓器本體抽真空，真空度降至50 Pa時(shí)開始計(jì)時(shí)，按廠家要求應(yīng)維持此真空度72 h，隨后才可注入合格油。抽真空速度要均勻，抽真空過程中應(yīng)監(jiān)視變壓器油箱有無變形(拉線檢查)，并隨時(shí)檢查有無滲漏，為便于聽泄漏聲響，必要時(shí)可暫時(shí)停運(yùn)真空泵。

三是認(rèn)定制度。認(rèn)定具有法律意義，尤其對污染土壤、富硒土壤、綠色土地的認(rèn)定等。認(rèn)定制度的建立，可以從根本扭轉(zhuǎn)對土地質(zhì)量評價(jià)“一國三公、吾誰適從”的局面。

注油前應(yīng)確保油罐中的油經(jīng)過取樣進(jìn)行了化學(xué)和絕緣試驗(yàn)并合格。注油時(shí)濾油機(jī)出口油溫控制在50～60 ℃，注油速度控制在5～6 t/h。注油至距離變壓器箱頂200 mm時(shí)停止(必須浸過上鐵軛)，用干燥空氣或氮?dú)馄普婵蘸蟀惭b瓦斯繼電器，補(bǔ)油到正常油位。

(4)熱油循環(huán)。注油完畢后，10月24日開始對主變進(jìn)行熱油循環(huán)，不少于3倍總油量且循環(huán)時(shí)間不小于48 h，取油樣進(jìn)行檢測，合格即可停止循環(huán)。

(5)排氣。利用變壓器所有組件、附件以及管路的放氣塞進(jìn)行放氣，見有油溢出立即擰緊放氣塞。

(6)靜置。靜置期間應(yīng)利用各部位的放氣塞多次放氣，靜置時(shí)間不小于72 h[6]。最后調(diào)整油位至相應(yīng)環(huán)境溫度要求，并取油樣進(jìn)行油中溶解氣體的色譜分析[7]，結(jié)果合格。

2.5 局部放電試驗(yàn)[8]

DL/T 596—1996《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》指出：垂直安裝的套管水平存放1年以上投運(yùn)前宜進(jìn)行局部放電試驗(yàn)[3]。因#1主變完成了內(nèi)檢并更換了C相套管，根據(jù)交接規(guī)程和相關(guān)反事故措施[3，6]，應(yīng)進(jìn)行繞組連同套管的長時(shí)感應(yīng)電壓試驗(yàn)帶局部放電測量(ACLD)。

11月2—3日，天氣晴好，采用單相連接的方式逐相將電壓加在線路端子上進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)電壓波形盡可能接近正弦；為防止鐵心飽和及勵(lì)磁電流過大，試驗(yàn)電壓頻率應(yīng)適當(dāng)大于額定頻率。因試驗(yàn)裝置的負(fù)載電流較大(約650 A)，需要提前布置好可靠的380 V電源。試驗(yàn)用的鋁質(zhì)均壓帽可用吊車安放到套管頂部。套管電流互感器(CT)的所有二次端子需短接接地，所有管道及套管升高座排氣點(diǎn)處應(yīng)徹底排氣。

試驗(yàn)結(jié)束后，靜置至少24 h，再次取油樣進(jìn)行油中溶解氣體的色譜分析，結(jié)果合格。隨后進(jìn)行套管10 kV介損和電容量試驗(yàn)合格，全面恢復(fù)主變及套管各部接線，復(fù)測套管末屏，接地電阻良好。11月17日，#1機(jī)組大修后啟動(dòng)并網(wǎng)，#1主變運(yùn)行正常。

圖2 局部放電試驗(yàn)加壓程序示意

2.6 故障點(diǎn)的確定

將拆下來的原套管解體檢查，發(fā)現(xiàn)末屏絕緣密封墊燒壞，引線絕緣和瓷套燒損，接地銅套卡死，無法沿接地線柱移動(dòng)。強(qiáng)行將銅套拉下，發(fā)現(xiàn)接地線柱上有劃痕和毛刺。查閱設(shè)備臺賬，該變壓器于2012年進(jìn)行過檢修，判斷當(dāng)時(shí)做介損試驗(yàn)時(shí)操作不規(guī)范，損傷了末屏接地線柱，接地銅套無法復(fù)位，導(dǎo)致銅套卡澀不能完全彈起，從而驗(yàn)證了先前的判斷。

3 結(jié)論

國家能源局于2014年4月發(fā)布的《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》(國能安全〔2014〕161號)中，針對防止變壓器套管事故列有專門章節(jié)(12.5節(jié)共7條)。根據(jù)相關(guān)反措，為加強(qiáng)變壓器套管及末屏的檢測、檢修及運(yùn)行、維護(hù)管理，可參考以下防范措施。

(1)運(yùn)行人員進(jìn)行設(shè)備巡視時(shí)，應(yīng)注意套管油位顯示是否正常，末屏位置是否有滲漏情況，末屏處有無異常放電情況，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)上報(bào)。

(2)運(yùn)行中應(yīng)采用紅外成像測溫技術(shù)檢查套管及引出線聯(lián)板的發(fā)熱情況，應(yīng)詳細(xì)記錄環(huán)境溫度、當(dāng)時(shí)負(fù)荷、測點(diǎn)溫度，發(fā)現(xiàn)溫度異常升高應(yīng)及時(shí)處理。

(3)發(fā)現(xiàn)套管滲漏油應(yīng)及時(shí)處理，防止內(nèi)部受潮損壞?？扇∮蜆舆M(jìn)行色譜分析，要求密封取樣，如采用注射器等，以確認(rèn)套管內(nèi)部是否存在放電現(xiàn)象。

(4)定期對套管進(jìn)行清掃，或采取防止污穢閃絡(luò)措施。

(5)注意油紙電容式套管的介損、電容量和色譜分析結(jié)果的變化趨勢；對運(yùn)行年久的套管應(yīng)結(jié)合檢修更換膠墊，防止進(jìn)水。

(6)檢修及試驗(yàn)中每次拆接末屏后應(yīng)檢查末屏的彈簧彈性和接地狀況，在變壓器投運(yùn)時(shí)和運(yùn)行中開展套管末屏接地狀況帶電測量。

綜上所述，變壓器套管的末屏接地出現(xiàn)問題，必然會影響變壓器的正常運(yùn)行。確保末屏運(yùn)行時(shí)的可靠接地和試驗(yàn)時(shí)的對地絕緣，是保證變壓器安全運(yùn)行的重要措施；同時(shí)，還應(yīng)加強(qiáng)對運(yùn)行和檢修人員的培訓(xùn)，保證設(shè)備的運(yùn)行水平和檢修質(zhì)量。

[1]陳慶濤,李偉,余國鋼.變壓器套管末屏缺陷的原因分析及處理[J].變壓器，2008,45(2)：60-61.

[2]電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程：DL/T 596—1996[S].

[3]電氣裝置安裝工程 電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：GB 50150—2016[S].

[4]電力變壓器檢修導(dǎo)則：DL/T 573—2010[S].

[5]油浸式電力變壓器 產(chǎn)品質(zhì)量分等：JB/T 56011—1999[S].

[6]國家能源局.防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求[M].北京:中國電力出版社，2014.

[7]變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則：GB/T 7252—2001[S].

[8]吳靜.運(yùn)行中變壓器套管末屏接地情況的檢測分析[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2013,32(4)：7-10.