王一凡，張水龍，賴澤彬，羅鎮(zhèn)城，吳文軒

（中核國電漳州能源有限公司，福建漳州 363300）

0 引言

油浸式變壓器是核電站電氣系統(tǒng)中的主要電氣設(shè)備之一。目前，輸變電系統(tǒng)中變壓器多為油浸式，絕緣油主要起絕緣、散熱、滅弧作用，其品質(zhì)和質(zhì)量直接影響到變壓器的絕緣性能，從而影響變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行。變壓器滲漏油問題不僅造成環(huán)境污染，給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)損失，還會影響變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行，甚至發(fā)生變壓器損毀事故。核電站對于設(shè)備可靠性要求相當(dāng)嚴(yán)格，為了確保變壓器設(shè)備的可靠性，有必要對之前發(fā)生過的問題進(jìn)行分析，總結(jié)消缺過程，為后續(xù)處理變壓器漏油問題提供借鑒。

1 設(shè)備簡介

核電站油浸式變壓器按照功能主要分為主變壓器、輔助變壓器和廠用變壓器。主變壓器的作用是將發(fā)電機(jī)發(fā)出的電力傳輸給電網(wǎng)，高壓廠用變壓器的作用是為廠用設(shè)備提供電源，輔助變壓器的作用是當(dāng)外電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)均失電時(shí)，由220 kV變電站的應(yīng)急廠外電源通過輔助變壓器供給應(yīng)急和公用廠用設(shè)備。

（1）主變壓器：鐵芯采用單相三柱式，繞組采用銅繞組，油箱為鐘罩式結(jié)構(gòu)，采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻器，采用無勵(lì)磁分接開關(guān)（調(diào)壓范圍530±2×2.5% kV）；額定容量430 MV·A，額定頻率50 Hz，接線組別YNd11，高壓繞組額定電壓530 kV、額定電流1405 A，低壓繞組額定電壓24 kV、額定電流17 917 A；絕緣油重49 100 kg，設(shè)備總重283 400 kg，油箱總重25 300 kg。

（2）高壓廠用變壓器：鐵芯采用三相三柱式，繞組采用半硬銅繞組，油箱為鐘罩式結(jié)構(gòu)，采用自由循環(huán)風(fēng)冷卻器，采用有載分接開關(guān)（調(diào)壓范圍24±8×1.25% kV）；額定容量68 MV·A，額定頻率50 Hz，接線組別D yn1-yn1，高壓繞組額定電壓24 kV、額定電流1 636 A，低壓繞組額定電壓6.9 kV、額定電流2 845 A；絕緣油重26 200 kg，設(shè)備總重92 000 kg，油箱總重8 800 kg。

（3）輔助變壓器：鐵芯采用三相三柱式，繞組采用半硬銅繞組，油箱為鐘罩式結(jié)構(gòu)，采用自由循環(huán)風(fēng)冷卻器，采用有載分接開關(guān)（調(diào)壓范圍220±8×1.25% kV）；額定容量34 MV·A，額定頻率50 Hz，接線組別YN yn0+d，高壓繞組額定電壓220 kV、額定電流89.2 A，低壓繞組額定電壓6.9 kV、額定電流2 845 A，絕緣油重29 000 kg，設(shè)備總重89 100 kg，油箱及附件重22 700 kg。

2 核電站變壓器漏油情況分析

某核電站輔助變壓器、主廠變分別在2018 年和2019 年投入運(yùn)行，在變壓器投運(yùn)后的1～2 年內(nèi)，維修人員在日常維護(hù)期間發(fā)現(xiàn)了10 余次變壓器滲漏油缺陷。油浸式變壓器運(yùn)行期間頻繁滲漏油，極大降低了核電站變壓器運(yùn)行期間的可靠性。梳理漏油問題后發(fā)現(xiàn)，共有3 處變壓器焊縫存在砂眼導(dǎo)致的漏油，3 處在安裝階段緊固不合格導(dǎo)致的漏油，5 處因?yàn)樽儔浩鞲郊p壞導(dǎo)致的漏油。按變壓器滲漏油故障的占比，可以看出因變壓器附件損壞導(dǎo)致的滲漏油占比接近半數(shù)（圖1）。

圖1 滲漏油缺陷原因

2.1 附件損壞

目前該電廠因變壓器附件損壞導(dǎo)致滲漏油的缺陷共5 起，其中有兩起分別為瓦斯繼電器集氣聯(lián)管破損和聯(lián)管接頭密封失效導(dǎo)致，具體發(fā)生在瓦斯繼電器與集氣聯(lián)管上端接頭處以及下端與集氣盒接頭處。該處滲漏油的現(xiàn)象為輕微持續(xù)滲油，有油滴聚集并滴落，油流量不大，不需要立即處理，針對此類問題待到停電檢修窗口直接更換聯(lián)管或更換聯(lián)管接頭內(nèi)的O 形圈后即可消除缺陷。

有兩起為油流繼電器內(nèi)部翻板力矩調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)密封失效，此類缺陷無法直接通過修復(fù)內(nèi)部翻板動作機(jī)構(gòu)的密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，只能利用停電檢修窗口對油流繼電器進(jìn)行整體更換。在停電檢修前可先對翻板力矩調(diào)節(jié)處的螺栓進(jìn)行緊固，以緩解滲油情況。

有一處因輔助變壓器濾油機(jī)壓力表組件損壞導(dǎo)致的漏油，該缺陷處理的方法是在停電檢修期間更換壓力表組件，在更換后需要對變壓器進(jìn)行排氣。值得思考的是，因?yàn)V油機(jī)壓力表組件故障率較低，多數(shù)核電站未購買壓力表備件，但因核電站備件采購周期較長、流程較為繁瑣，后續(xù)參考電站在梳理購買備件時(shí)，應(yīng)充分借鑒該電站的經(jīng)驗(yàn)反饋，至少購買1 個(gè)壓力表作為備件。

經(jīng)過現(xiàn)場缺陷處理并歸納總結(jié)，得出目前附件損壞導(dǎo)致滲漏油的根本原因主要有兩種：①附件的質(zhì)量較差存在缺陷；②附件本身的設(shè)計(jì)不合理或者原設(shè)計(jì)的安裝位置不合理。

2.2 安裝期間緊固不到位

因安裝階段緊固不合格導(dǎo)致的滲油共發(fā)現(xiàn)3 處，均是由于緊固力度過松導(dǎo)致：經(jīng)維修人員現(xiàn)場對比發(fā)現(xiàn)，輔助變冷卻器下方的兩處堵頭滲油，滲油堵頭處均有較大松動，且在緊固處理的過程中兩處的堵頭均能向擰緊方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)半圈；而廠變油面溫度計(jì)底座處滲油，在進(jìn)行緊固處理時(shí)可明顯觀察到底座底部的密封圈壓縮量未滿足相關(guān)要求（不足2/3）；經(jīng)過緊固處理后3處滲油問題均已解決。

2.3 變壓器焊縫處砂眼

現(xiàn)場出現(xiàn)了3 處因焊縫處存在砂眼導(dǎo)致的變壓器漏油，其中通過現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)主變B、C 相低壓側(cè)升高座有明顯油跡，通過現(xiàn)場觀察初步判斷滲油點(diǎn)位于油跡最高點(diǎn)一焊縫處（砂眼），因油跡面積較大無法準(zhǔn)確確定滲油位置及滲油點(diǎn)數(shù)量，在后續(xù)停電檢修后檢查確認(rèn)了砂眼的位置及數(shù)量。其根本原因在于廠內(nèi)組裝焊接過程中，由于焊縫長、焊點(diǎn)多，又受到環(huán)境、溫度、焊接工人經(jīng)驗(yàn)、焊接技能水平等多種因素的影響，導(dǎo)致焊接后存在氣孔、雜質(zhì)、凹坑、焊漏等，而出廠驗(yàn)收無損檢測試驗(yàn)具有一定的局限性，無法檢查出非貫穿性凹坑，等到設(shè)備運(yùn)行之后由于設(shè)備振動等其他因素，凹坑進(jìn)一步惡化產(chǎn)生砂眼。

3 變壓器帶油補(bǔ)焊缺陷處理

3.1 變壓器焊縫砂眼

目前行業(yè)內(nèi)焊縫砂眼比較成熟的處理方法主要有3 種，分別為帶油補(bǔ)焊法、金屬專用密封膠封堵處理法和捻縫法。密封膠封堵法因?yàn)榫S持時(shí)間較短，一般只能用于應(yīng)急，無法根治砂眼；合金鋼焊縫較硬且脆，捻縫法的風(fēng)險(xiǎn)也較大。綜合多種因素，該電站決定采用變壓器帶油補(bǔ)焊的方式進(jìn)行帶油壓堵漏。

3.2 焊縫砂眼缺陷

按照核電廠的工作流程，在工作開展前編制好《變壓器砂眼帶油補(bǔ)焊的工作方案》和《變壓器帶油補(bǔ)焊防火方案》兩份消缺方案，并在ECM（Enterprise Content Management，企業(yè)內(nèi)容管理）系統(tǒng)中發(fā)布生效。

在變壓器停役后，維修人員首先對主變進(jìn)行取油樣分析，然后再清理砂眼處油污，并在整個(gè)區(qū)域內(nèi)撒上面粉，經(jīng)過24 h 后觀察油跡，最終確定主變C 相有一處砂眼、主變B 相有兩處砂眼，其位置都與開始發(fā)現(xiàn)漏油時(shí)判斷的位置基本一致。

用砂紙或砂輪將滲漏點(diǎn)周圍打磨光滑，并用吸油紙清理掉滲漏出的油漬；對于厚板上的小漏孔，先用尖錘捻死漏孔。用焊條電弧焊進(jìn)行焊接，焊接時(shí)采用斷續(xù)焊接法：即每次連續(xù)焊接不超過10 s，暫停5 s，待溫度降到100 ℃以下后再進(jìn)行二次焊接。依次進(jìn)行斷續(xù)焊接直至焊接完成，每次焊接完均需將焊接表面清理干凈，焊接過程中密切監(jiān)視附近焊點(diǎn)周圍油箱溫度。焊接完畢后觀察24 h，確認(rèn)焊接點(diǎn)再無油漬滲出后方可進(jìn)行下一步。清理焊接部位，用鋼絲刷、扁鏟等打磨藥皮、氧化渣等異物，用砂紙將焊接位置及周圍漆膜燒損位置打磨光滑至具有金屬光澤（圖2）。

圖2 現(xiàn)場示例

3.3 焊接后檢查

焊接后24 h 內(nèi)多次檢查瓦斯繼電器集氣盒是否有氣體聚集；24 h 后聯(lián)系化學(xué)專業(yè)對變壓器進(jìn)行取油樣分析。如果焊接后油色譜分析較焊接前油色譜分析，烴類氣體含量增大，需對變壓器進(jìn)行濾油處理。

4 防止變壓器漏油的措施

4.1 提高密封墊質(zhì)量

密封墊圈易隨外界溫度變化出現(xiàn)熱脹冷縮：密封墊圈熱脹會造成某些管路流通不暢導(dǎo)致堵塞，繼續(xù)惡化會造成壓力過大，出現(xiàn)變壓器報(bào)警或部件損壞等故障；密封墊遇冷收縮，直接會導(dǎo)致變壓器接頭處滲漏油。密封墊圈的物理性能受橡膠材料的化學(xué)成分和制造工藝影響較大，廠家提高變壓器密封墊質(zhì)量、研發(fā)新的制造工藝會大大減少變壓器漏油情況的發(fā)生。

4.2 改進(jìn)檢漏技術(shù)和方法

檢漏技術(shù)和方法是變壓器滲漏油問題出現(xiàn)前的最后一道屏障。焊接過程中一般使用煤油滲透法和熒光法進(jìn)行探傷，根據(jù)探傷結(jié)果初步尋找焊縫漏點(diǎn)；在油箱整體焊接完成后，對整體進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。但是此檢漏流程很難發(fā)現(xiàn)非貫穿性的焊縫缺陷，應(yīng)針對重要部位增加超聲波、磁粉等無損檢測，確保焊縫質(zhì)量。

4.3 提高變壓器安裝工藝

核電站變壓器出現(xiàn)的缺陷，大多數(shù)是因?yàn)榘惭b不當(dāng)導(dǎo)致密封圈處松動，最后出現(xiàn)滲漏油的情況。針對這樣的問題，在現(xiàn)場安裝前應(yīng)該和廠家人員仔細(xì)確認(rèn)各個(gè)部位的安裝要求，提前了解各接頭處的緊固標(biāo)準(zhǔn)。核電站維修人員在變壓器還未出廠時(shí)，應(yīng)多參與變壓器在廠內(nèi)的組裝和電氣試驗(yàn)，積累變壓器工藝經(jīng)驗(yàn)，對于后續(xù)核電站變壓器的安裝、維修有著很重要的意義。

5 結(jié)束語

某核電站變壓器滲漏油的原因，主要是焊縫砂眼、附件損壞和安裝不當(dāng)?shù)葐栴}。核電站設(shè)備可靠性的好壞，直接影響著整個(gè)核電站機(jī)組的安全。對變壓器焊縫砂眼的帶油補(bǔ)焊工作過程進(jìn)行梳理總結(jié)，針對核電站變壓器漏油問題，提出了3 點(diǎn)預(yù)防措施。油浸式變壓器滲漏油受安裝人員的技能水平影響較大，在其生產(chǎn)過程中，業(yè)主應(yīng)派出相應(yīng)的維修技術(shù)人員到設(shè)備工廠，參與一部分關(guān)鍵部位的組裝和試驗(yàn)項(xiàng)目，以增強(qiáng)業(yè)主維修人員的技能水平，這對減少變壓器滲漏油問題有著很重要的意義。