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        變壓器套管安全隱患與防范措施的分析

        2023-05-14 10:49:24洪艷君
        農(nóng)村電氣化 2023年11期
        關(guān)鍵詞:變壓器

        洪艷君

        (國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司廈門供電公司,福建 廈門 361006)

        1 變壓器套管概述

        變壓器套管是變壓器箱外的主絕緣,變壓器套管的引出線應(yīng)通過(guò)絕緣套管連接,使得引出線之間及引出線與變壓器外殼之間絕緣,同時(shí)起固定引線的作用。隨著我國(guó)能源經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,電力供應(yīng)逐年增加,變壓器也逐漸向高電壓、高容量發(fā)展。為滿足市場(chǎng)需求,達(dá)到并超越國(guó)外先進(jìn)水平,在產(chǎn)品性能、安裝尺寸不變的條件下,外形美觀、體積小、質(zhì)量輕的產(chǎn)品將是一種發(fā)展趨勢(shì)。變壓器套管由測(cè)量導(dǎo)體和位于變壓器油容器頂部的空氣釋放開關(guān)組成[1]。

        2 套管的結(jié)構(gòu)

        變壓器套管主要用于支撐引出線到地面的絕緣,起到防電、防污染、防雨防潮的作用。根據(jù)電路結(jié)構(gòu)的不同,變壓器套管主要包括穿纜式、導(dǎo)桿式等,當(dāng)整體承載力為1 250 A 及以下時(shí),應(yīng)選用電纜類型。

        箱體內(nèi)部為鋁絕緣管,套管為絕緣導(dǎo)體,內(nèi)環(huán)帶穿過(guò)鋁管套管,再穿過(guò)套管,最后將固定扣的連接銷和電纜連接到螺紋蓋的一端,帶導(dǎo)向桿和牽引桿的蓋板通常適用于承載能力超過(guò)1 250 A 的場(chǎng)合,導(dǎo)桿內(nèi)部由封裝金屬絲作為載體組成?,F(xiàn)場(chǎng)裝配時(shí),繞組可連接到氣缸后部的端子座上,內(nèi)部動(dòng)力轉(zhuǎn)向桿可以拆卸,便于連接。

        3 變壓器套管的使用注意事項(xiàng)

        在安裝和維護(hù)過(guò)程中,應(yīng)特別注意防潮。除清洗干燥條件外,最好能在40~50 ℃組裝,因?yàn)殡娙菪咀訙囟雀叱霏h(huán)境溫度10~15 ℃時(shí),可以降低濕度的影響。組裝前加熱至70~80 ℃為佳,保持3~4 h,以便排除表面潮氣,盡量在冷卻前完成準(zhǔn)備工作;殼體頂部的密封可分為殼體本身的密封和螺紋引線的密封,其作用是控制壓力,防止波片破裂,才能達(dá)到密封效果。如果頂夾塊和頂夾頭密封不嚴(yán)密,雨水會(huì)在頂夾塊、頂夾頭和電纜處沿線路進(jìn)入變壓器。裝配中除要有清潔干燥的條件以外,最好能在40~50 ℃溫度下進(jìn)行組裝。

        在起吊﹑臥放﹑運(yùn)輸過(guò)程中,套管起吊速度應(yīng)緩慢。避免與其他物體碰撞,垂直升降時(shí),升降線采用法蘭,上殼體連接麻繩,防止傾倒,小心不要提起瓷圈套管,防止連接電池盒的鋼絲碰撞;放置殼體時(shí),避免在任何部位落地;如果機(jī)殼是水平運(yùn)輸?shù)?,必須放在一個(gè)專用的盒子里,安裝平面上必須有2 個(gè)支撐點(diǎn),支撐點(diǎn)一定要在頂部,不能有瓷裙和瓷尾,套管必須固定在箱中,避免在運(yùn)輸過(guò)程中移動(dòng)或損壞機(jī)箱。

        檢修維護(hù)人員應(yīng)注意的問(wèn)題。試驗(yàn)人員拆接末屏套管引線時(shí),必須防止導(dǎo)桿旋轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)到接地部位,測(cè)試后,導(dǎo)桿必須恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。測(cè)試后可以用萬(wàn)用表來(lái)測(cè)量端子屏是否接地,這是檢查端子屏接地后是否恢復(fù)的可靠方法;油品取樣人員工作后必須緊固取樣口;嚴(yán)格質(zhì)量控制,采購(gòu)的維修材料須經(jīng)主管部門驗(yàn)收批準(zhǔn)[2]。

        4 故障案例

        近年來(lái),變壓器套管密封問(wèn)題比較常見,主要集中在電纜盒和頂部密封不良。

        4.1 案例1 :電纜盒密封不良

        某臺(tái)110 kV 變壓器型號(hào)為sz11-50000/110,運(yùn)行約15 個(gè)月后發(fā)生故障,變壓器的差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作,故障發(fā)生后,檢修人員對(duì)變壓器進(jìn)行了試驗(yàn)和檢查,除油色譜分析異常外,直流電阻和絕緣電阻未見異常。通過(guò)三比值法的分析,故障編碼組合為102,為輕弧放電,根據(jù)增量計(jì)算,CO2/CO 為0.57 很可能是固體絕緣的分解,做出吊罩檢查決定。經(jīng)檢查,變壓器高壓電纜套管頭部C 相套管端部有明顯的水浸痕跡,由C 相套管端部進(jìn)水確認(rèn),如果套管的端部密封不好,外部的水分和濕氣就會(huì)被吸進(jìn)套管中,并沿著電纜進(jìn)一步滲透。在繞組電纜出口轉(zhuǎn)角處根部的積聚和滴落,導(dǎo)致內(nèi)部濕度增加,從而導(dǎo)致繞組絕緣受潮劣化,絕緣電阻降低,差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。

        4.2 案例2 :頂部密封不良

        220 kV 變壓器夜間爆炸,穿纜式套管的頂部可以根據(jù)套管的鐵芯與主變壓器本體連通,在這種情況下如果不能合理解決頂部的密封問(wèn)題,很容易在變壓器線路晃動(dòng)等外力作用下松動(dòng)。導(dǎo)致密封位置就會(huì)有縫隙,外界空氣進(jìn)入外殼,形成一個(gè)氣室。一般情況下,它位于導(dǎo)電銅管上方。此外,通過(guò)螺紋與密封圈的縫隙,上端與空氣連通。通過(guò)變壓器油,下端與變壓器本體連通。隨著主變壓器本體油量的提升,導(dǎo)電銅管上的氣室容積大小也將隨之發(fā)生變化。再加上套管內(nèi)外溫差的影響,產(chǎn)生內(nèi)外壓差。一般來(lái)說(shuō),如果變壓器內(nèi)部的自然環(huán)境發(fā)生變化,如變壓器油量的增減,工作溫度的變化,氣室也會(huì)因變壓器本體的變化而發(fā)生變化。夏季降水期間,雨水極易積聚在套管頂部。此時(shí),在外殼內(nèi)部負(fù)壓的作用下,雨水很容易被吸入變壓器內(nèi)部。降水期間若遇大風(fēng),電線會(huì)晃動(dòng),進(jìn)一步破壞套管頂部的密封性,導(dǎo)致更多的雨水進(jìn)入變壓器,最終造成變壓器更嚴(yán)重的常見故障。工作人員在雷雨后檢查220 kV 變壓器時(shí),發(fā)現(xiàn)繞組堵塞發(fā)生短路故障。經(jīng)過(guò)檢查,發(fā)現(xiàn)與B、C 相比,A 相外殼的法蘭片和總帽有嚴(yán)重的銹蝕和松動(dòng)現(xiàn)象。水進(jìn)入外殼后,繞組之間的絕緣電阻抗壓強(qiáng)度會(huì)降低,絕緣層會(huì)被穿透而短路,判斷為A 相外殼頂部進(jìn)水。這種情況的主要因素是頂部結(jié)構(gòu)密封不良。同時(shí),外殼頂部沒(méi)有嚴(yán)格的密封方案,使得外殼頂部積聚的水順著導(dǎo)電管直接進(jìn)入變壓器。在對(duì)套管頂部進(jìn)行密封處理的過(guò)程中,應(yīng)采用科學(xué)、合理、高效的方法將螺栓固定在套管頂部,可以有效避免密封不嚴(yán)密的情況。為了更好地保證密封的實(shí)際效果,可以采用雙螺栓結(jié)構(gòu)。此外,還可以標(biāo)記套管螺栓的密封位置,以便在后續(xù)操作中更方便。

        5 預(yù)防措施及相關(guān)建議

        變壓器套管可以根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況安裝在線監(jiān)測(cè)裝置,持續(xù)跟蹤套管數(shù)據(jù)的變化,通過(guò)數(shù)據(jù)比對(duì)分析,及時(shí)發(fā)現(xiàn)套管缺陷。

        運(yùn)行過(guò)程中,操作人員應(yīng)仔細(xì)監(jiān)測(cè)并記錄充油倉(cāng)的含油量,必要時(shí),用望遠(yuǎn)鏡仔細(xì)檢查殼體各部件的密封性,用紅外測(cè)溫確定殼體的含油量,發(fā)生溢油事故,應(yīng)立即報(bào)告,并采取相應(yīng)措施。

        6 提高運(yùn)行可靠性措施和建議

        6.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面

        最好使用閥盒底部的金屬棒,并在閥盒中間端使用絕緣蓋,防止旋轉(zhuǎn),將其鎖在螺紋箱結(jié)構(gòu)的頂部,為避免螺紋接頭因張力而松動(dòng),在使用過(guò)程中應(yīng)加熱,切勿斷開或中斷端子,多點(diǎn)、多通道間隙應(yīng)避免驅(qū)動(dòng)器與高壓線接觸。

        6.2 制造工藝和試驗(yàn)方面

        管道焊接幾段后,必須檢查焊接工藝的質(zhì)量,避免導(dǎo)電管道在運(yùn)行過(guò)程中焊縫漏油,在外殼的制造過(guò)程中,應(yīng)嚴(yán)格控制生產(chǎn)環(huán)境的清潔度和部件的變形,測(cè)試不均勻電場(chǎng)與電容器屏之間的放電及異物的機(jī)械強(qiáng)度,避免在使用過(guò)程中接觸強(qiáng)度過(guò)大導(dǎo)致連接器過(guò)熱,并在焊接前后檢查。

        6.3 安裝和運(yùn)行維護(hù)方面

        拉桿三腳架扣安裝好后,用扭矩測(cè)量裝置檢查安裝張力,避免因張力過(guò)大而斷裂。在監(jiān)控裝置上安裝帶有屏幕轉(zhuǎn)換器的盒子來(lái)接收信號(hào)。在安裝鎖緊裝置前,必須定期檢查測(cè)試介電損耗和電容。正常運(yùn)行損耗會(huì)產(chǎn)生少量乙炔,如果套管受潮或密封損壞,會(huì)加劇乙炔含量的增長(zhǎng)。對(duì)于有過(guò)熱或漏油等問(wèn)題的套管,必須及時(shí)進(jìn)行同類型套管的狀態(tài)檢測(cè)和分析。

        7 結(jié)束語(yǔ)

        變壓器高壓套管是變壓器的薄弱環(huán)節(jié),頭部結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)易造成輕微的負(fù)壓。老化和技術(shù)引進(jìn)不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致密封不良和外部進(jìn)水,導(dǎo)致變壓器產(chǎn)生嚴(yán)重故障,影響設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。為避免箱體密封不良,建議加強(qiáng)對(duì)箱體最終安裝過(guò)程的控制,同時(shí)可利用油色譜、微水和局部在線監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控。

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