李 超，杜 巍

(國(guó)家能源集團(tuán)大渡河檢修安裝有限公司，四川 樂(lè)山 614900)

1 概 述

主變冷卻器作為變壓器內(nèi)部鐵芯、線圈散熱的重要設(shè)備，潛油泵將變壓器熱油運(yùn)送至冷卻器內(nèi)部與冷卻水實(shí)現(xiàn)冷熱交換，達(dá)到給油溫降溫的作用，實(shí)現(xiàn)變壓器運(yùn)行在正常溫度范圍內(nèi)。

冷卻器作為變壓器熱交換器，有效保障著變壓器的安全運(yùn)行，在出現(xiàn)故障時(shí)如不及時(shí)處理，輕則主變降低負(fù)荷運(yùn)行，重則導(dǎo)致主變燒毀停運(yùn)。強(qiáng)油水冷方式的冷卻器在嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致冷卻水進(jìn)入變壓器內(nèi)部，出現(xiàn)油水混合，可能會(huì)導(dǎo)致變壓器大修，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生其他多方面的影響與危害。

1)冷卻器對(duì)主變的安全穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，其作為主變運(yùn)行時(shí)的重要保障，在發(fā)生故障時(shí)，如不及時(shí)退出運(yùn)行，將會(huì)直接引起主變的停運(yùn)，間接導(dǎo)致機(jī)組的非計(jì)劃停機(jī)，對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)供電側(cè)影響巨大，用電企業(yè)也會(huì)受到影響[1]。

2)冷卻器一直處理異常狀態(tài)，降低了設(shè)備可靠性，縮短了使用壽命。

3)冷卻器帶“病”運(yùn)行，對(duì)人身及設(shè)備都可能造成危害。

4)冷卻器的不正常運(yùn)行狀態(tài)，將會(huì)造成修理費(fèi)用攀升。

主變壓器常用的兩種方式油浸風(fēng)冷和強(qiáng)油循環(huán)水冷。本文主要講述強(qiáng)迫油循環(huán)水冷方式冷卻器故障。冷卻器故障主要分為外部故障和內(nèi)部故障。外部故障主要是油或水的滲漏，而內(nèi)部故障主要有油溫升高、異響和滲漏控制器報(bào)警。本文重點(diǎn)對(duì)主變冷卻器出現(xiàn)滲漏控制器報(bào)警，對(duì)冷卻器在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查，并完成處理恢復(fù)，確保變壓器及時(shí)恢復(fù)運(yùn)行。

2 主變冷卻器故障成因分析

瀑布溝電站冷卻器為雙管束冷卻器，其常見(jiàn)故障分為外部故障和內(nèi)部故障[2]。外部故障有外部油滲漏和外部水滲漏；內(nèi)部故障有油溫升高、異響和滲漏控制器報(bào)警。我們將結(jié)合主變冷卻器結(jié)構(gòu)示意圖(見(jiàn)圖1)對(duì)其故障及處理進(jìn)一步的分析介紹。

圖1 主變冷卻器示意圖

2.1 冷卻器外部故障及原因分析

冷卻器外部故障的油管路滲漏和水管路滲漏相對(duì)來(lái)說(shuō)對(duì)主變壓器的影響較小，處理方式方法也屬于常規(guī)檢修。

1)油管路滲漏。主要指冷卻器油管路法蘭盤(pán)連接部位的滲漏和其本體排氣塞的滲漏。其大部分由連接螺栓松動(dòng)造成，少量因密封損壞出現(xiàn)滲漏。

2)水管路滲漏。主要指冷卻器水管路法蘭盤(pán)連接部位的滲漏、其本體回流水端蓋和進(jìn)出水端蓋的滲漏。其多由連接螺栓松動(dòng)造成，少量因密封損壞出現(xiàn)滲漏。

2.2 冷卻器內(nèi)部故障及原因分析

冷卻器內(nèi)部故障相對(duì)來(lái)說(shuō)因素較為復(fù)雜，處理過(guò)程也比較麻煩。

1)油溫升高。主變冷卻器因?yàn)槟撤N原因?qū)е吕鋮s器熱量交換效率下降，使得油溫升高[3]。其原因可能閥門(mén)、油流、水路等原因引起。

2)異響。大多數(shù)異響存在于水管路，其多因前端濾網(wǎng)損壞，雜質(zhì)進(jìn)入冷卻器內(nèi)部，貝類、砂石等物質(zhì)伴隨水流的沖擊發(fā)出異響。另外水路進(jìn)出水端蓋隔水筋密封損壞位移產(chǎn)生水壓差，也會(huì)出現(xiàn)異響。

3)滲漏控制器報(bào)警。雙管冷卻器對(duì)于變壓器和冷卻水都是一種保護(hù)。為探測(cè)滲漏，冷卻器的滲漏通路和滲漏控制器(一個(gè)小收集盒)連在一起。在滲漏控制器內(nèi)部，一個(gè)磁性浮標(biāo)開(kāi)關(guān)用螺絲。當(dāng)滲漏控制器內(nèi)部的磁性浮標(biāo)開(kāi)關(guān)用螺絲接觸有變化，即使出現(xiàn)幾立方厘米的滲漏就會(huì)報(bào)警。一般油管路不易出現(xiàn)滲漏，水管路卻會(huì)因?yàn)槎喾N原因?qū)е缕涑霈F(xiàn)滲漏，其主要因?yàn)樗|(zhì)不凈，貝類、砂石等物質(zhì)長(zhǎng)期對(duì)銅管壁沖刷，導(dǎo)致銅管壁損傷出現(xiàn)滲漏。當(dāng)然，冷卻器滲漏控制器也可能存在因冷凝水的原因，出現(xiàn)滲漏報(bào)警，影響分析判斷，這在后期使用中也出現(xiàn)過(guò)。

3 主變冷卻器故障處理方法

3.1 冷卻器外部故障處理方法

冷卻器外部故障油管路滲漏和水管路滲漏在平常運(yùn)行巡回檢查時(shí)，通過(guò)觀察即可發(fā)現(xiàn)。一般油管路和水管路在設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，連接部位螺栓會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象，或在主變停運(yùn)后，油溫冷卻后連接部位因熱膨冷縮原因出現(xiàn)滲漏，只要密封材料未老化，通過(guò)螺栓的緊固，即可以完成處理[4]。如果油路密封老化，就只能停電后，對(duì)其更換密封。而水管路的話，在主變空載情況下，短時(shí)間即可完成密封更換。外部故障的處理相對(duì)容易得多。

3.2 冷卻器內(nèi)部故障處理方法

冷卻器內(nèi)部故障處理較為麻煩，特別是滲漏控制器出現(xiàn)報(bào)警，必須停電后進(jìn)行處理。

1)油溫升高處理方法：觀察油流水流是否正常，如果油流數(shù)據(jù)異常，先檢查冷卻器油路兩端閥門(mén)是否開(kāi)啟到位，再檢查油泵轉(zhuǎn)向確定其油流是否絮亂，最后確定是否是油側(cè)進(jìn)行排氣[5]。如果水流數(shù)據(jù)異常，先檢查冷卻器閥門(mén)及電動(dòng)閥是否開(kāi)啟到位，再打開(kāi)進(jìn)出水端蓋是否存在污垢或?qū)λ畟?cè)進(jìn)行排氣。

2)異響處理方法：經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，瀑布溝電站主變冷卻器也多次出現(xiàn)異響情況。我們打開(kāi)下端進(jìn)出水端蓋，檢查發(fā)現(xiàn)為其中間隔水水筋密封出現(xiàn)損壞或者移位，導(dǎo)致水路異響，對(duì)其進(jìn)行更密封后，異響消失，暫未出現(xiàn)因其他原因產(chǎn)生的異響。

3)滲漏控制器報(bào)警處理方法：檢查收集盒液體類型，是油、水或是油水混合。如果是油或油水混合物，需要返廠進(jìn)行檢測(cè)修復(fù)。如果是水，需要排出冷凝水對(duì)滲漏控制器干擾出現(xiàn)報(bào)警，在排除該因素后，方可在現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展下一步檢檢測(cè)處理工作?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)處理工作主要通過(guò)將冷卻器獨(dú)立出來(lái)的，對(duì)其進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)查找其故障位置，對(duì)出現(xiàn)滲漏的銅管進(jìn)行封堵后，再次進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，即可以完成回裝。

4 案例分析

瀑布溝水電站位于大渡河中游，地處四川省西部漢源和甘洛兩縣交界處，距成都市直線距離約200 km，距重慶市直線距離約360 km，靠近負(fù)荷中心。

2016年，投運(yùn)7年的瀑布溝水電站5號(hào)主變壓器1號(hào)冷卻器滲漏控制裝置出現(xiàn)報(bào)警，檢查其收集盒存在少量滲水，并對(duì)其他7臺(tái)冷卻器進(jìn)行了檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)6號(hào)和8號(hào)也有水跡，但其未出現(xiàn)報(bào)警。將1號(hào)冷卻器切除運(yùn)行，6號(hào)和8號(hào)觀察運(yùn)行，在檢修期停電時(shí)，聯(lián)系廠家對(duì)3臺(tái)冷卻器現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了氣密性試驗(yàn)，最終確定1號(hào)冷卻器水管路存在滲漏現(xiàn)象，對(duì)其查找滲漏銅管，進(jìn)行封堵修復(fù)處理，回裝運(yùn)行無(wú)異常。其他2臺(tái)經(jīng)試驗(yàn)后無(wú)異常，判斷為冷凝水，完成回裝，后期運(yùn)行同樣無(wú)異常。

在此，我們以瀑布溝5號(hào)主變壓器的1號(hào)冷卻器為例，對(duì)其現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)條件、檢測(cè)處理過(guò)程、回裝過(guò)程進(jìn)行重點(diǎn)分步介紹。

4.1 冷卻器現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)條件

為什么要對(duì)冷卻器現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)條件進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)在不拆除冷卻器的情況下，可以對(duì)雙管之間的安全通道和水管路進(jìn)行氣密試驗(yàn)，但存在很大風(fēng)險(xiǎn)。為此，必須將冷卻器與本體系統(tǒng)獨(dú)立出來(lái)后方可進(jìn)行檢測(cè)。

處理過(guò)程：

1)關(guān)閉主變油枕呼吸器閥門(mén)，關(guān)閉主變本體及冷卻器系統(tǒng)所有閥門(mén)，減少油量流動(dòng)；

2)打開(kāi)冷卻器頂部排氣塞進(jìn)氣，開(kāi)啟下端排油閥對(duì)冷卻器本體進(jìn)行排油處理；

3)拆除冷卻器本體與各管路之間的連接部分即可將冷卻器獨(dú)立出系統(tǒng)，為下面氣密性試驗(yàn)創(chuàng)造安全可靠的環(huán)境；

4)使用封板將與主變連接的法蘭盤(pán)封堵，防止變壓器油流失。

4.2 冷卻器現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

將冷卻器拆除后，即可使用專用工裝對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，因氣體泄漏比液體泄漏快，利于快速檢測(cè)，故試驗(yàn)時(shí)均使用氮?dú)?。按照泄漏連接處氣密性試驗(yàn)、水路系統(tǒng)氣密性試驗(yàn)和油路系統(tǒng)氣密性試驗(yàn)開(kāi)展檢測(cè)工作，并就現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果采取相應(yīng)的處理方案。

1)泄漏連接處氣密性試驗(yàn)。在冷卻器拆下后，使用工裝通過(guò)連接泄漏連接處銅管，對(duì)冷卻器充0.5 bar(1 bar=0.1 MPa)的氮?dú)獗?0 min進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。在檢測(cè)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)其無(wú)法通過(guò)氣密性試驗(yàn)，并結(jié)合收集盒內(nèi)的液體，初步分析為水路管道存在滲漏。

2)水路系統(tǒng)氣密性試驗(yàn)。接下來(lái)，使用工裝連接冷卻器下端進(jìn)出水端蓋，對(duì)水管路系統(tǒng)進(jìn)行整體性氣體密封。充1 bar的氮?dú)獗? h進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，結(jié)果確認(rèn)為水管道系統(tǒng)存在滲漏。拆除冷卻器上端回流水端蓋加裝專用封裝，拆除冷卻器下端進(jìn)出水端蓋，使用插管式專用工裝充0.58 Bar氣體對(duì)其進(jìn)行逐一排查，幾秒鐘即可完成1根的檢測(cè)，最終查找到其中有2根銅管存在滲漏。

使用堵頭將2根銅管的上下管口封堵嚴(yán)密后，更換密封后完成回裝。在通過(guò)氣密性試驗(yàn)后，即完成了冷卻器的修復(fù)處理工作(見(jiàn)圖2)。

圖2 主變冷卻器修復(fù)處理圖

3)油路系統(tǒng)氣密性試驗(yàn)。油管路的氣密性試驗(yàn)，在使用封板封閉冷卻一側(cè)法蘭，使用工裝連接另一端法蘭，對(duì)冷卻器充0.5 bar的氮?dú)獗? h進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。

冷卻器修復(fù)后測(cè)試結(jié)果如表1。

表1 冷卻器檢測(cè)結(jié)果

4.3 冷卻器回裝

對(duì)冷卻器完成修復(fù)處理后，對(duì)其進(jìn)行回裝，恢復(fù)冷卻器的使用。

1)將冷卻器吊至原來(lái)位置后，將冷卻器本體與各管道進(jìn)行連接。

2)緩慢開(kāi)啟冷卻器排氣塞。

3)打開(kāi)變壓器油枕呼吸器閥門(mén)。

4)開(kāi)啟瓦斯繼電器兩端閥門(mén)，讓變壓器本體油壓壓向冷卻器系統(tǒng)。

5)開(kāi)啟冷卻器下端油管路閥門(mén)，讓冷卻器本體緩慢充滿變壓器油。

6)瀑布溝主變?yōu)?00 kV，需對(duì)主變壓器及冷卻器系統(tǒng)進(jìn)行靜置排氣72 h[6]，防止因空氣進(jìn)入變壓器內(nèi)部造成局部放電現(xiàn)象，影響主變安全運(yùn)行。

5 結(jié) 語(yǔ)

強(qiáng)油水冷卻器故障情況多樣，因素也是多樣的，其故障的關(guān)鍵因素主要還是跟水質(zhì)有關(guān)系，水質(zhì)不凈，其中的貝類、砂石等物質(zhì)長(zhǎng)期對(duì)銅管壁沖刷，導(dǎo)致銅管壁損傷出現(xiàn)滲漏。通過(guò)水質(zhì)的處理及定期排污，可以減少內(nèi)部故障發(fā)生。而本文中，重點(diǎn)對(duì)冷卻器內(nèi)部故障檢查及處理進(jìn)行了詳細(xì)介紹。特別注意以下幾個(gè)方面的細(xì)節(jié)。

1)故障冷卻器必須拆除，與變壓器油路系統(tǒng)進(jìn)行隔離，防止因操作不當(dāng)，導(dǎo)致變壓器內(nèi)部進(jìn)入空氣等。

2)注意油路系統(tǒng)檢測(cè)和水路系統(tǒng)檢測(cè)時(shí)的測(cè)試壓力，避免出現(xiàn)因壓力過(guò)高，導(dǎo)致管壁受損，使得冷卻器報(bào)廢。

3)注意油路系統(tǒng)的防護(hù)，防止內(nèi)部進(jìn)入雜質(zhì)，特別是金屬屑。

4)油路系統(tǒng)必須用干燥氮?dú)饣蛘咦儔浩饔?，不得使用水或其他液體替代。