國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司金華供電公司 王翊之

1 引言

220kV 主變壓器通常采用M 型有載分接開(kāi)關(guān)，即組合式分接開(kāi)關(guān)，其切換開(kāi)關(guān)配備了單獨(dú)的油室，使切換開(kāi)關(guān)內(nèi)被電弧碳化的油與主變油箱內(nèi)的油隔離開(kāi)來(lái)。而切換開(kāi)關(guān)油室由于制造裝配質(zhì)量不良、密封件老化、檢修維護(hù)不當(dāng)?shù)仍?，將?huì)導(dǎo)致切換開(kāi)關(guān)油室與主變本體連通，即產(chǎn)生內(nèi)滲。特別是在變壓器調(diào)壓過(guò)程中，受切換電弧的作用，易產(chǎn)生可燃性的特征氣體和污垢。調(diào)壓瞬間因分接開(kāi)關(guān)的油室中油的壓力大于主變本體油的壓力，而使切換開(kāi)關(guān)油室中的油滲漏到主變本體油箱內(nèi)，污染主變本體油。有載開(kāi)關(guān)內(nèi)滲漏會(huì)影響變壓器運(yùn)行工況的判斷。

2 設(shè)備結(jié)構(gòu)

2.1 油室

油室使切換開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)內(nèi)被電弧碳化的油與變壓器油箱內(nèi)的油隔離。油室包括頭部法蘭、頂蓋、絕緣筒和筒底四個(gè)部分。頭部法蘭由鋁合金精鑄而成，用鉚釘與絕緣筒相連，分為箱頂式與鐘罩式兩種，通過(guò)法蘭將分接開(kāi)關(guān)固定在變壓器的箱蓋上。

2.2 切換開(kāi)關(guān)

切換開(kāi)關(guān)是實(shí)現(xiàn)變壓器不停電帶載調(diào)整電壓的核心元件，其本體由傳動(dòng)裝置、絕緣轉(zhuǎn)軸、快速機(jī)構(gòu)、切換機(jī)構(gòu)(觸頭系統(tǒng))及過(guò)渡電阻組成。切換開(kāi)關(guān)為一插入式裝置，整體裝入油室之內(nèi)。其上部是快速機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)裝置，通過(guò)絕緣轉(zhuǎn)軸傳動(dòng)，過(guò)渡電阻裝于切換機(jī)構(gòu)下部。

2.3 分接選擇器

分接選擇器是能承載電流，但不接通和開(kāi)斷電流的裝置，是無(wú)勵(lì)磁分接開(kāi)關(guān)，僅與切換開(kāi)關(guān)配套使用后形成有載調(diào)壓。分接選擇器由級(jí)進(jìn)機(jī)構(gòu)和觸頭系統(tǒng)組成，可帶或不帶極性選擇器。級(jí)進(jìn)機(jī)構(gòu)又稱(chēng)槽輪機(jī)構(gòu)，在分接變換操作時(shí)，撥槽件轉(zhuǎn)動(dòng)半圈，撥動(dòng)槽輪，將運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為一次級(jí)進(jìn)運(yùn)動(dòng)，把分接選擇器上的橋式觸頭從一個(gè)分接頭移到另一個(gè)分接頭上[1]。

3 缺陷分析

3.1 內(nèi)滲現(xiàn)象判斷

3.1.1 油位觀察

有載開(kāi)關(guān)內(nèi)滲不同于外滲，內(nèi)滲由于僅在內(nèi)部進(jìn)行，沒(méi)有外部的油跡表征，因此在日常運(yùn)行巡視過(guò)程中不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)。在內(nèi)漏油量較明顯的情況下，可以通過(guò)觀察有載開(kāi)關(guān)油枕油位來(lái)發(fā)現(xiàn)：嚴(yán)重內(nèi)漏和油位差（主變本體與開(kāi)關(guān)之間）比較大的情況下，調(diào)壓開(kāi)關(guān)油位在短時(shí)間內(nèi)將會(huì)發(fā)生明顯變化；另外，通常主變本體油位高于有載開(kāi)關(guān)油位，因此當(dāng)發(fā)生內(nèi)滲時(shí)，有載開(kāi)關(guān)油枕油位的表象往往是頻繁升高，一般2～3個(gè)月，有載開(kāi)關(guān)小油枕即溢滿(mǎn)。

3.1.2 色譜分析

當(dāng)內(nèi)滲微量時(shí)，僅憑借直觀觀察油位難以作出判斷。這時(shí)，通過(guò)采集變壓器本體油樣并進(jìn)行分析，如果油樣中各組分濃度與上一次分析數(shù)據(jù)相比，除H2和C2H2外，其余各組均分無(wú)明顯變化，且經(jīng)高壓試驗(yàn)、油質(zhì)分析等綜合判斷變壓器本體確無(wú)故障，可懷疑是有載開(kāi)關(guān)內(nèi)滲。有載開(kāi)關(guān)漏油至主變本體后，本體的色譜油樣通常有如下特征：與上一次油樣數(shù)據(jù)相比，最為顯著的特征是油中乙炔單一組分從無(wú)到有，且達(dá)到或超過(guò)注意值（5μL/L），甚至達(dá)注意值的20倍左右，占總烴含量的60%以上；氫氣含量會(huì)有一定的增長(zhǎng)，但一般不會(huì)超過(guò)注意值（150μL/L）；甲烷、乙烷、乙烯一般無(wú)明顯變化；CO 和CO2會(huì)有一定的增長(zhǎng)，但增幅不大。采用跟蹤本體油樣，分析油中各組分濃度是否有上述變化是確定有載分接開(kāi)關(guān)是否內(nèi)滲的有效手段[2]。

3.2 可能導(dǎo)致內(nèi)滲的滲漏點(diǎn)

M 型分接開(kāi)關(guān)常見(jiàn)內(nèi)滲漏點(diǎn)有三處：一是切換開(kāi)關(guān)油室的絕緣筒法蘭與頭部法蘭之間密封不良，如圖1所示。二是絕緣筒壁上的觸頭系統(tǒng)（1個(gè)中性點(diǎn)引出觸頭和6個(gè)連接分接選擇器的觸頭）密封不良，如圖2所示。三是絕緣筒底部密封不良，如圖3所示。

圖1 絕緣筒上部密封結(jié)構(gòu)

圖2 絕緣筒中部觸頭系統(tǒng)

圖3 絕緣筒底部密封結(jié)構(gòu)

4 處理方案

4.1 將主變停電，并辦理相關(guān)安全工作手續(xù)。

當(dāng)涉及主變本體排大量油（器身需要暴露在空氣當(dāng)中），則應(yīng)考慮空氣濕度，當(dāng)空氣相對(duì)濕度＞75% 時(shí)不建議排主變本體油處理，當(dāng)空氣相對(duì)濕度≤65% 時(shí)，器身暴露在空氣當(dāng)中的時(shí)間≤16h ；當(dāng)空氣相對(duì)濕度≤75% 時(shí)，器身暴露在空氣當(dāng)中的時(shí)間≤12h。

4.2 修前試驗(yàn)

對(duì)有載分接開(kāi)關(guān)以及主變（如有必要）進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，用于修后的數(shù)據(jù)比對(duì)。

4.3 確定滲油點(diǎn)

首先將有載開(kāi)關(guān)油室中的油完全排出（小油枕內(nèi)的油可保留），然后拆除水平傳動(dòng)軸以及油室頂蓋，利用吊車(chē)將切換開(kāi)關(guān)芯子吊出，并將芯子妥善保管（做好防雨、防潮措施，建議將芯子浸入變壓器油中）。用干凈白布擦干有載開(kāi)關(guān)油室內(nèi)壁，確保油室內(nèi)部油跡清除干凈。蓋回油室頂蓋，靜置一段時(shí)間（根據(jù)內(nèi)滲嚴(yán)重程度決定靜置時(shí)間，滲油量不大者需靜置較長(zhǎng)時(shí)間），利用主變本體與有載開(kāi)關(guān)油室之間的油壓觀察油跡，確定滲漏點(diǎn)。

4.4 具體滲油點(diǎn)處理

4.4.1 切換開(kāi)關(guān)油室的絕緣筒法蘭與頭部法蘭之間密封不良。

此處密封不良則會(huì)導(dǎo)致主變本體油從絕緣筒法蘭銜接處滲出。若要處理此處滲油，首先需關(guān)閉主變本體油枕和散熱片蝶閥（確保所有蝶閥都能可靠關(guān)閉），并對(duì)本體放油，將油位降至距箱頂200mm左右（此時(shí)變壓器器身仍然浸在變壓器油中）。將托板（專(zhuān)用工具）扣在絕緣筒法蘭下沿，并利用吊車(chē)將托板連帶絕緣筒整體拎?。ㄤ摻z繩拉緊）。然后拆除絕緣筒與頭部法蘭之間的周圈緊固螺母（拆除前做好標(biāo)記，以便回裝），并將吊鉤緩緩下落，確保絕緣筒（下部連接分接選擇器）法蘭平穩(wěn)放置在支架上。此時(shí)絕緣筒與頭部法蘭分離，可看到在絕緣筒法蘭上有一“O”形密封圈（一圈均勻打孔）套裝在周圈螺桿根部，通過(guò)周圈螺母的緊固來(lái)壓緊該密封圈，從而達(dá)到密封的效果。

該密封圈較薄，通過(guò)緊固螺母的方法一般無(wú)法奏效，因此需要更換新的密封圈。將該密封圈取下，利用酒精清洗上下法蘭密封面，確保密封圈安裝位置清潔、平整，再將新密封圈重新安裝回位。按和拆除相反的順序?qū)⒔^緣筒法蘭與頭部法蘭重新連接，需要注意的是，絕緣筒上升過(guò)程中應(yīng)確保其法蘭周圈螺桿與頭部法蘭螺孔對(duì)位正確，當(dāng)上下法蘭緊密貼合后，仍然將絕緣筒拎住，并均勻?qū)ΨQ(chēng)緊固法蘭上的緊固螺母。緊固完畢后，撤除吊鉤和托板。

4.4.2 絕緣筒壁上的觸頭系統(tǒng)（1個(gè)中性點(diǎn)引出觸頭和6個(gè)連接分接選擇器的觸頭）密封不良

此處密封不良則會(huì)導(dǎo)致主變本體油從絕緣筒內(nèi)壁中部滲出。若要處理此處滲油，首先需關(guān)閉主變本體油枕和散熱片蝶閥（確保所有蝶閥都能可靠關(guān)閉），并排空主變本體油。打開(kāi)人孔門(mén)，處理人員穿好防護(hù)服進(jìn)入本體內(nèi)部對(duì)絕緣筒上漏油的觸頭進(jìn)行檢查，視情況進(jìn)行緊固或更換密封墊。

4.4.3 絕緣筒底部密封不良

絕緣筒底部密封不良多表現(xiàn)為筒底積聚一層變壓器油。絕緣筒底部與主變本體之間存在多處密封，分別為絕緣筒底部法蘭與內(nèi)壁之間密封；絕緣筒底部排油螺釘密封；貫穿切換開(kāi)關(guān)與分接選擇器中心傳動(dòng)軸的密封。

當(dāng)發(fā)生a 處滲油時(shí)，若由于底部法蘭壓板緊固螺栓松動(dòng)或緊固不均勻引起滲油，則可重新均勻緊固周圈螺栓來(lái)達(dá)到密封效果；若由于密封圈老化或裝配工藝不到位導(dǎo)致滲油， 則需重新安裝或更換密封圈：首先需關(guān)閉主變本體油枕和散熱片蝶閥（確保所有蝶閥都能可靠關(guān)閉），并將主變本體油排至低于絕緣筒底部，然后拆除底部法蘭壓板的緊固螺栓，然后將U 型膠墊取出，清洗密封面并確保密封面平整，再將完好的U 型膠墊平整放置在底部法蘭與壓板之間，最后均勻緊固壓板螺栓。

當(dāng)發(fā)生b 處滲油時(shí)，首先需關(guān)閉主變本體油枕和散熱片蝶閥（確保所有蝶閥都能可靠關(guān)閉），并排空主變本體油。打開(kāi)人孔門(mén)，處理人員穿好防護(hù)服進(jìn)入本體內(nèi)部對(duì)絕緣筒底部排油螺釘進(jìn)行檢查，視情況進(jìn)行緊固或更換密封墊。

c 處密封圈實(shí)際上有三個(gè)，分別上、中、下布置，上層的密封圈套在軸承上，并通過(guò)螺栓緊固，在筒底法蘭與軸承之間壓緊；中間和下層的密封圈尺寸相同、背靠背安裝，從而組成雙層油封。

其中，上層密封圈和中間的油封滲油處理，可在切換開(kāi)關(guān)油室內(nèi)進(jìn)行，無(wú)須排主變本體油，另外需要注意的是，上層密封圈可視情況進(jìn)行緊固或更換密封，但中間的油封如果密封不良則只能更換該油封；而當(dāng)下層油封滲漏時(shí)，首先需關(guān)閉主變本體油枕和散熱片蝶閥（確保所有蝶閥都能可靠關(guān)閉），并排空主變本體油，然后一名作業(yè)人員通過(guò)人孔進(jìn)入油箱內(nèi)部，拆除切換開(kāi)關(guān)油室與分接選擇器之間的連接引線(xiàn)，將油室與分接選擇器分離，并與切換油室內(nèi)的作業(yè)人員配合，將中心傳動(dòng)軸及油封取出，清洗密封面并重新安裝上層油封和新的下層油封，最后按相反的順序?qū)⑶袚Q開(kāi)關(guān)油室和分接選擇器復(fù)裝還原[3]。

4.5 觀察處理效果

若處理過(guò)程中涉及排主變本體油的，則在滲油處理完畢后，應(yīng)首先清理工作痕跡（主要是油跡），并關(guān)閉人孔以及油室頂蓋，再打開(kāi)之前關(guān)閉的閥門(mén)，對(duì)主變本體進(jìn)行抽真空并注油至合適位置（抽真空時(shí)將切換開(kāi)關(guān)油室與主變本體連通一起抽真空，注油后需靜置并排盡本體內(nèi)部的殘余空氣）。然后利用主變本體油壓，靜置24h 后打開(kāi)油室頂蓋，觀察切換開(kāi)關(guān)油室內(nèi)部有無(wú)油跡，若無(wú)滲油則可認(rèn)為內(nèi)滲消除。最后將切換開(kāi)關(guān)復(fù)裝并將油室注滿(mǎn)油（注油后需靜置并排盡油室內(nèi)殘余空氣）。

4.6 修后試驗(yàn)

對(duì)有載分接開(kāi)關(guān)以及主變（如有必要）進(jìn)行相關(guān)驗(yàn)證試驗(yàn)，確保設(shè)備復(fù)裝到位，絕緣等各項(xiàng)指標(biāo)符合運(yùn)行要求，設(shè)備能夠正常投運(yùn)。

4.7 清理現(xiàn)場(chǎng)并辦理工作終結(jié)手續(xù)

清理現(xiàn)場(chǎng)，清點(diǎn)帶上設(shè)備使用的工器具，確保設(shè)備上無(wú)遺留物，設(shè)備狀態(tài)恢復(fù)至許可時(shí)狀態(tài)，包括有載開(kāi)關(guān)擋位恢復(fù)至運(yùn)行擋位，最后辦理工作終結(jié)手續(xù)。

5 結(jié)語(yǔ)

變壓器本體與有載分接開(kāi)關(guān)切換油室一旦互通，將導(dǎo)致變壓器本體油質(zhì)受到污染，嚴(yán)重影響變壓器內(nèi)絕緣性能，威脅變壓器的安全運(yùn)行。造成內(nèi)滲缺陷的原因有多個(gè)方面，例如分接開(kāi)關(guān)生產(chǎn)廠(chǎng)家制造不良，變壓器生產(chǎn)廠(chǎng)家組裝不當(dāng)，現(xiàn)場(chǎng)安裝維護(hù)不規(guī)范等。此外，采用的密封墊材質(zhì)不佳也是導(dǎo)致滲油的常見(jiàn)原因之一。變壓器有載分接開(kāi)關(guān)內(nèi)滲的原因不一，在生產(chǎn)實(shí)際中必須借助科學(xué)有效的方法作出正確判斷，以盡快消除故障。