徐 鵬，吳 鵬，甘 強(qiáng)，崔光魯，郗 云

(1.國網(wǎng)江蘇省電力有限公司檢修分公司，南京 211102； 2.國網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力科學(xué)研究院，南京 211103)

0 引言

套管是變壓器的重要部件之一[1-5]，根據(jù)應(yīng)用電壓等級不同，變壓器套管可分為純瓷套管、充油套管和電容套管等[6-9]，目前純瓷套管在500 kV變壓器低壓側(cè)應(yīng)用較為普遍[10-12]。近年來主變因套管滲油問題被迫停運(yùn)事件頻發(fā)，相伴隨而來的設(shè)備停役與電網(wǎng)運(yùn)行方式變更，給相關(guān)地區(qū)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了壓力，同時也給設(shè)備運(yùn)維、檢修人員帶了新的難題[13-18]。

變壓器套管的性能和狀態(tài)是變電運(yùn)檢工作關(guān)注的重點(diǎn)，對其當(dāng)前狀態(tài)的精準(zhǔn)評估以及故障的正確診斷是變電運(yùn)檢工作的一項重點(diǎn)工作[19-21]。在全社會用電量長期保持在高水平的大背景下，精確的故障診斷及相應(yīng)的防范措施具有格外重要的意義[22-25]。

本研究針對3起500 kV變壓器純瓷套管漏油事件展開調(diào)查，基于多種方法的綜合運(yùn)用，研判了故障原因，并提出了相應(yīng)的技術(shù)防范措施，有望提升相關(guān)設(shè)備的專業(yè)管理水平，對同類型設(shè)備的工藝管控、故障診斷及運(yùn)行維護(hù)具有一定的指導(dǎo)意義。

1 事故簡介

2018年5月，某500 kV變電站1號主變A相35 kV側(cè)a套管滲油，見圖1，平均一分鐘一滴。現(xiàn)場對1號主變35 kV套管漏油情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)1號主變A相35 kV側(cè)a瓷套與法蘭膠裝面漏油，其它兩相正常，漏油相套管瓷套無明顯裂紋。

圖1 a瓷套漏油情況Fig.1 Oil leakage of a porcelain bushing

2020年5月，該變電站內(nèi)1號主變配合3號主變擴(kuò)建工程停電期間，運(yùn)維人員現(xiàn)場巡視發(fā)現(xiàn)1號主變A相35 kV側(cè)x套管根部法蘭與瓷套膠合處滲油，見圖2(a)；B相35 kV側(cè)b套管與升高座密封面滲油，見圖2(b)，經(jīng)現(xiàn)場檢查缺陷套管瓷套未發(fā)現(xiàn)明顯裂紋、砂眼。

圖2 套管滲油情況Fig.2 The situation of oil leakage

初步判斷套管可能存在兩類問題：一是套管法蘭與瓷件連接面的粘接不牢固，導(dǎo)致密封墊圈的壓緊力不足，當(dāng)變壓器退出運(yùn)行后本體油溫降低，在熱脹冷縮情況下密封墊進(jìn)一步收縮，密封性能不佳造成滲漏油；二是瓷套根部位置瓷件局部有破損或者裂紋，經(jīng)設(shè)備運(yùn)行逐步發(fā)展導(dǎo)致滲油，具體原因待套管瓷套拆下后進(jìn)一步分析。

1號主變型號為ODFS-334000/500，出廠日期為2013年11月，于2014年5月投運(yùn)；以上3只套管為同一批次產(chǎn)品，型號為BFW-40.5/5000，于2014年5月投運(yùn)。

2 結(jié)構(gòu)分析

缺陷套管為40.5 kV純瓷套管，該套管有瓷套、半導(dǎo)電桿、法蘭組成，瓷套內(nèi)為空腔與變壓器聯(lián)通，半導(dǎo)電桿底部與變壓器繞組引線相連接。其中，法蘭套裝在瓷套上，內(nèi)部設(shè)置一道密封墊，其縫隙采用環(huán)氧填充澆注，上膠裝面涂抹有玻璃膠；密封墊提供法蘭與瓷套之間的密封，環(huán)氧提供瓷套和法蘭之間的緊固力，玻璃膠提供防水隔離。套管密封處的剖面結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 套管密封處的剖面結(jié)構(gòu)Fig.3 The section structure of casing sealing

3 解體檢查

3.1 a套管解體

檢查A相a套管瓷套和法蘭未發(fā)現(xiàn)明顯裂紋、破損及砂眼，在法蘭與瓷套上膠裝面發(fā)現(xiàn)一處油跡，剝開表層玻璃膠封堵后發(fā)現(xiàn)明顯油跡，見圖4(a)，采用染色滲透劑噴涂下膠裝面，發(fā)現(xiàn)與上膠裝漏油位置對應(yīng)處存在滲透縫隙，見圖4(b)。

圖4 a套管解體Fig.4 The dismantling of bushing a

將法蘭局部切開，可以看出法蘭與瓷套之間的環(huán)氧膠裝存在明顯油跡，在瓷套和法蘭面之間存在一道密封墊。將法蘭完全切開，未見密封槽，檢查法蘭和瓷套密封面，平整光滑未見異常；檢查密封墊，表面完整、彈性正常，未見裂紋、老化等缺陷(切割痕跡及膠裝剝離痕跡除外)，見圖5。

圖5 x套管解體Fig.5 The dismantling of bushing x

3.2 x套管解體

剝開A相x套管瓷套和法蘭表層玻璃膠封堵后發(fā)現(xiàn)明顯油跡。刮掉A相x套管根部法蘭與瓷套膠合處防水膠，利用套管工裝對套管進(jìn)行組裝，將漏油處完全浸入水中。

從工裝氣孔處充入0.2 MPa壓力，觀察滲漏現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)兩處滲漏點(diǎn)，見圖6。一處氣泡冒出速度約為53個/min，另一處約為10個/min，兩處滲漏點(diǎn)相距約3 cm。

圖6 兩處滲漏點(diǎn)Fig.6 Two leakage points

對滲漏處進(jìn)行定位，隨后對滲漏處法蘭進(jìn)行切割。檢查法蘭內(nèi)密封墊，發(fā)現(xiàn)該套管采用矩形密封墊，墊圈表面有較多貫穿性裂紋，在下瓷套和法蘭之間沒有密封槽(限位槽)。檢查法蘭與瓷套之間的環(huán)氧膠裝，發(fā)現(xiàn)鐵瓷結(jié)合處的環(huán)氧澆注材料呈小塊碎裂狀，見圖7。

圖7 環(huán)氧澆注材料碎片F(xiàn)ig.7 The fragment of epoxy casting material

3.3 b套管檢查

檢查B相b套管瓷套和法蘭未見異常，剝開表層玻璃膠封堵后進(jìn)行密封試驗(yàn)。B相b套管在0.2 MPa的氣壓下存在一處滲漏點(diǎn)，每分鐘約產(chǎn)生10個氣泡。檢查B相b套管底座密封墊，表面完整，未見裂紋，但彈性明顯不足，老化嚴(yán)重，見圖8。

圖8 b套管底座密封墊Fig.8 The sealing washer of busing b

4 原因分析

該純瓷套管法蘭套裝在瓷套上，內(nèi)部設(shè)置一道密封墊，密封墊提供法蘭與瓷套之間的主密封，密封面需要一定壓緊力來保持密封效果。套管內(nèi)部的油和外部空氣之間的隔絕路徑為“主密封+環(huán)氧材料+防水膠”，在主密封和環(huán)氧材料出現(xiàn)問題后，靠防水膠是無法阻止變壓器油外滲的。

對比同類型設(shè)備其他幾個廠家，主密封處均采用矩形圈或者O型圈加密封槽結(jié)構(gòu)。缺陷套管的主密封為矩形墊圈無密封槽，在墊圈受力不均時容易發(fā)生移位。套管的瓷件和法蘭采用樹脂澆注密封結(jié)構(gòu)方式，環(huán)氧澆注材料出現(xiàn)小塊碎裂情況是因?yàn)闃渲c固化劑配比及混合不均，導(dǎo)致澆注部位沒有完全徹底固化，在產(chǎn)品運(yùn)行后溫度升高出現(xiàn)碎裂，最終導(dǎo)致密封墊局部壓緊力不足。

綜合以上套管結(jié)構(gòu)分析、解體情況，該500 kV變壓器35 kV側(cè)套管出現(xiàn)滲油原因?yàn)樘坠苜|(zhì)量問題。一是低壓套管瓷套和法蘭之間的密封結(jié)構(gòu)設(shè)計不當(dāng)，是本次低壓套管缺陷的主要原因，該套管下瓷套和法蘭之間沒有密封槽(限位槽)，隨著運(yùn)行時間的增加，密封圈逐漸產(chǎn)生裂紋、破損或者變形，造成滲油缺陷；二是套管法蘭與瓷套膠裝過程控制存在問題，導(dǎo)致它們之間的密封墊壓緊力不足或壓緊力局部不足，導(dǎo)致主密封失效，進(jìn)而發(fā)生套管膠裝面滲漏油；三是B相35 kV側(cè)b套管與升高座密封面滲油是因?yàn)榇商着c變壓器法蘭之間的密封墊老化，導(dǎo)致此處密封性能不足造成逐步滲油。

5 結(jié) 論

本研究針對3起500 kV變壓器純瓷套管漏油事件展開調(diào)查，通過結(jié)構(gòu)分析和解體檢查，得出該變壓器低壓側(cè)套管漏油主要原因?yàn)樘坠苜|(zhì)量問題，屬于家族性缺陷。為避免此類事故再次發(fā)生，提升設(shè)備運(yùn)行可靠性，提出如下防范措施：

1)加強(qiáng)同類型同批次套管巡視，重點(diǎn)關(guān)注滲漏油現(xiàn)象，開展紅外精確測溫，做好排查工作，提升主變安全運(yùn)行水平。

2)及時消除隱患，梳理在運(yùn)同廠、同批次套管，宜結(jié)合主變停電工作將同廠、同批次所有低壓套管全部更換。

3)廠家應(yīng)優(yōu)化生產(chǎn)工藝，瓷套和法蘭之間宜增設(shè)密封槽(限位槽)；改進(jìn)環(huán)氧膠裝工藝，做好套管生產(chǎn)工藝過程控制和套管工廠內(nèi)檢漏。

4)在未確認(rèn)廠家改進(jìn)生產(chǎn)工藝、技術(shù)措施之前，應(yīng)慎重采購該型純瓷套管。