变压器抽真空时真空度下降及渗油原因分析与处理

学术论文《沿海企业与科技》邓东华 周永兴 2010-12-28 15:55:24

  [摘要]文章阐述变压器抽真空的原理及注意事项,对在500kV永安变的变压器安装过程中发现的漏气、渗油问题进行全方位的分析,总结变压器抽真空时真空度下降的解决办法和变压器漏油的补焊方法,并对补焊时的安全注意事项进行归纳,供同行在遇到类似问题时参考借鉴。
  [关键词]变压器;真空度;渗漏;焊缝;处理
  
  一、背景
  500kV永安变电站位于平果县境内,由中国南方电网有限责任公司超高压输电公司投资兴建,广西送变电建设公司中标承建电气安装工程的施工任务。变电站本期安装一组(三台)750MVA变压器(型号为OOFPS-250000/500,250/250/80MVA,YN,a0,d11),全站共分500kV、220kV、35kV三个电压等级,500kV新建两个完整串和一个不完整串, 35kV装设2组补偿电抗器、2组补偿电容器、一台站用变及相关的配电装置。除220kV配电装置外其余所有电气部分要求在80天内完成施工任务,具备投产运行的条件。
  二、变压器的安装程序
  在所有电气设备的安装中,变压器安装的工作量最为繁重、工序最为复杂,是否能按期完成任务,变压器安装速度和安装质量起着决定性的作用。
  从变压器的安装工序来看,变压器安装的步骤为:附件检查及试验、油务处理、排氮进行内部检查、附件安装、抽真空、注油、热油循环。
  抽真空的作用:给变压器内部脱气、脱水,以达到干燥要求。
  热油循环的作用:把变压器铁芯、夹件、线圈等部件的微水、微气通过55℃的热油流动带出变压器本体,再经过高真空滤油机过滤、脱水、脱气后再注入变压器进行循环。
  三、变压器抽真空的原理及注意事项
  一般500kV变压器抽真空管道是和变压器呼吸器管道共用的。抽真空如图1所示。

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  从图中可以看出抽真空的工作原理:油枕腔内的胶囊和油枕是隔离的,胶囊内的空气出口经b管、呼吸器与大气相通,当安装好的变压器采用无油真空干燥时,先不安装呼吸器,把抽真空管道连接在呼吸器管道上,打开呼吸器管道阀门②,必须确认旁通阀门①已打开,才能进行变压器抽真空干燥。
  为什么必须确认打开旁通阀门①呢?在图上可以看出:油枕顶部出气口a管与胶囊顶部出气口b管之间是用一个旁通阀门①连接起来的,打开旁通阀门①的作用,是使变压器抽真空过程中油枕内腔与胶囊腔内的负压力相等,保护胶囊不被吸破。如果不打开旁通阀门①,胶囊里面的负压将会导致胶囊破裂。在抽真空注油到油枕里达到一定的油位后,必须关闭旁通阀门①,同时关闭呼吸器阀门②,停止抽真空,再把呼吸器阀门上的抽真空软管拆除,装上干燥空气管后,慢慢地打开呼吸器阀门②,使干燥空气进入胶囊内,直到压力升至零压止。如果不关闭旁通阀门①,干燥空气将进入油枕内,使变压器油位指示不准确,变压器长时间运行后,油枕内油的含水量、含气量升高,影响主变油的质量。安装上呼吸器,此时油枕内的变压器油在胶囊空气的压力下已填满整个油枕内腔,这时,就可以连接好高压真空滤油机进行热油循环了。
  真空机停机的顺序是:关闭真空机阀门→关闭变压器上的阀门→断开真空机的电源→关闭真空机的水冷电机电源。真空机开机顺序则相反,即先启动真空机的水冷电机,确认水冷系统完好,再启动真空机电机电源,在真空机运行正常约1分钟后,才能打开真空机阀门,然后打开变压器抽真空的阀门。这样操作的目的主要是防止真空机油被变压器内的高真空负压倒吸进变压器内。在变压器抽真空过程中必须监视真空机运行状态是否正常。如果发现停电或真空机水冷系统损坏或真空机损坏,要立即按照真空机停机步骤来操作真空机阀门和变压器上的抽真空阀门。如果真空机故障或停电过长,必须拆除与变压器抽真空阀门连接的真空软管道,然后用铁板封好,以防阀门密封不好而造成气体渗入变压器内。若潮气或水分被吸入变压器内,变压器就容易受潮。
  四、真空度不达标的处理方法
  在500kV永安变的变压器安装过程中,A、B相都顺利完成了,唯独C相在安装过程出现了状况。C相变压器在排氮内检和附件安装结束,检查所有密封件未发现漏气后进入抽真空干燥工序。当时是用专用的麦氏真空表来检测变压器的真空度,真空表安装在变压器的强迫油循环冷却器的下导油管,用来维修冷却器时放油和补充油的阀门上。厂家对于变压器真空度的要求为40Pa以下,时间为48小时,用55℃油温、6000升/小时的油速进行真空注油,注油到额定的油位后,进行热油循环72小时。变压器在抽真空干燥时,每小时记录1次真空度,C相变压器在抽真空到了18小时后,突然真空度就由原来的40Pa下降到280Pa后保持不变,真空度下降了。
  根据以往的经验,真空度下降的原因可能有以下几个:(1)真空机损坏;(2)真空管道破损;(3)变压器密封面漏气;(4)麦氏真空表损坏;(5)冷却器的冷却网损坏或焊接缝开裂。我们经过检查后,逐一排除了前4种可能。最后重点检查是否存在第五个原因,考虑到检测变压器的真空度是在冷却器的下导油管侧面,把与变压器本体上下连接的冷却器导油管的阀门关闭,再检测真空度,发现真空度从280Pa又降低到440Pa后保持不变,说明风冷却器系统漏气。但是之前检查所有风冷却器和焊缝都没有发现漏气,是什么原因造成漏气呢?在变压器本体找一个真空度监测点再次进行检测,重新抽真空干燥,真空度还是280 Pa。分析发现,与变压器本体连接的风冷却器导油管阀门不是真空专用阀门,而是油密封铁阀门,四个铁阀门密封不好出现漏气。因此,不能通过关闭此阀门来进行抽真空干燥变压器。
  经讨论分析,处理该问题有两个方案:
  方案一:停止抽真空,用干燥空气发生器(露点为-40℃)的空气进行破真空,防止变压器内部受潮,然后,拆除风冷却器及导油管,用铁板封好漏气的4个铁阀门,再进行48小时抽真空,直到变压器真空注油完毕为止。用干燥空气破真空后拆掉四个铁阀门的铁封板,重新安装导油管及风冷却器,一边在风冷却器顶部及各个导油管顶部慢慢地依次拧松排气螺栓,一边慢慢打开与主变压器本体连接的冷却器导油管下方的任意一个铁阀门,使本体已注入的过多的变压器油缓缓地注入风冷却器系统。当风冷却器顶部及各个导油管顶部的排气螺栓口有变压器油溢出后,立即拧紧排气螺栓,用毛巾把溢出的变压器油擦拭干净。最后,四个铁阀门全部打开完,观察瓦斯继电器内有无空气,并通过瓦斯继电器集气盒的排气阀门排气。因连接瓦斯继电器的集气盒铜管内有变压器油,因此排气过程必须通过集气盒观察窗仔细观察,并用空油桶接油。打开集气盒上面的排气阀门,变压器油流出,瓦斯继电器内的空气在变压器油枕的油压作用下,慢慢地从集气盒的铜管流到集气盒观察窗,这时可观察到观察窗的变化:满油—有空气—满油,集气盒的排气阀门有油溢出后,就证明整个排气过程完成。关闭排气阀门,刷干净油渍,然后进行风冷却器及各个导油管道渗油检查。
  该处理方案工作量大、时间长,若天气不好,变压器很容易受潮。因此,我们又想出了另外一种简单快捷的处理方法。
  方案二:根据本工程变压器为强迫油循环风冷却的结构特点,仍在原风冷却器的下导油管侧面的阀门处安装检测用的麦氏真空表。在风冷却器上导油管侧面的阀门处,另外连接一台功率大小相同的真空机(70L/s),单独对风冷却器及导油管抽真空,并把连接变压器本体的风冷却器导油管的四个铁阀门关闭。用防雨胶布盖好整个强迫油循环风冷却器系统,防止下雨时雨水从渗气处被真空吸进风冷却器及导油管内。采用两台功率一样的真空机同时抽真空,每小时测量一次变压器本体的真空度,发现真空度逐渐提高,从280Pa→240Pa→…→35Pa,满足变压器真空度的要求。冷却器的真空度也逐渐提高,从440Pa→400Pa→…→50Pa,最后保持50Pa的真空度不变。因风冷却器系统的空间比变压器本体的空间小得多,渗气的地方在强大的负压作用下被吸成极小的裂缝。原来密封不好的4个铁阀门,在空间小的风冷却器系统抽真空后,气体不会渗进变压器本体内,所以采用方案二的处理方法,取得了较好的干燥效果。
  最后要找出强迫油循环风冷却器渗气的地方。有经验的人都知道,变压器渗气不容易察觉,但渗油却很容易查找。C相变压器真空干燥满足要求后,我们拆除了两个麦氏真空表,按照原样封好后,立即进行真空注油,把经过过滤和加热的合格变压器油注入变压器。注油达到油枕额定油位后再多注入约3个刻度,停止真空注油。此时停止抽真空,并用干燥空气破变压器油枕内胶囊的真空,到零压时把呼吸器安装好,慢慢打开变压器本体与冷却器导油管下方的任意一个阀门,使变压器油进入风冷却器系统内。当风冷却器系统内空间的真空度被注入的变压器油变为正压后,发现第2个风冷却器油管距焊缝30mm的内角处,有一条长约25mm裂缝漏油。经分析这条棱角裂缝是钢材材质经受不住抽真空时的收缩所致,当时变压器本体真空达到40 Pa时,负压过大使之破裂,真空度就下降至280Pa。因变压器本体空间大,真空机功率不足以使它的钢材物理性能收缩变形,关闭冷却器与变压器本体连接的四个铁阀门后,检测冷却器系统的真空度从280Pa下降到440Pa不变,说明渗气不大,裂缝又在隐蔽处,所以很难检查出渗气的位置。
  我们选择了方案2来处理这个问题,保证了变压器抽真空的要求。如果风冷却器系统内部的真空度还达不到要求,除了进行补漏外,还需要放出风冷却器系统里的变压器油,再次对风冷却器系统进行抽真空干燥,但这样不会影响变压器本体的热油循环时间。
  五、变压器裂缝补焊处理及注意事项
  棱角裂缝的焊接难度较大,因变压器在焊接高温处会产生烃气,焊接时间长则有可能会影响油的质量。如果焊接处的内压过大,油就会穿过已烧红的钢水直喷出来,甚至会喷出一条火柱子,这样的焊接质量会很差。抽真空补焊掌握不好,会把已经烧红的钢水倒吸进强迫油循环风冷却器系统内形成钢渣,风冷却器系统启动后,钢渣会被快速流动的油带进变压器内,这是很危险的。我们根据以往带油补焊的经验,想出了一个办法:把风冷却器与变压器本体连接导油管的四个铁阀门关闭,风冷却器系统内的变压器油经过冷却后,油温降低,油的体积就会收缩,风冷却器系统内的油压也跟着降低,此时观察到棱角裂缝渗油量变小,说明风冷却器系统内的油压变小,可以进行裂缝补焊了。补焊时,焊口周围必须用湿毛巾围住,以便吸热。进行补焊的焊工一定要有经验,25mm的裂缝焊接要求一气呵成。补焊完毕后,在焊口颜色变暗后约3秒的时间用湿毛巾敷上散热,以免焊接的高温传递至管内,使变压器油局部过热。由于局部受热会使变压器油膨胀,冷的变压器油过来补充,在局部受热处形成一种冷油和热油之间流动的散热状态,焊口高温传递的热量太大,时间过长,管内变压器油的质量就会受到影响。值得注意的是,补焊变压器渗油点一定要仔细查清楚、认真分析,处理方案要可行,处理要一步到位,不能冒险。如果需要拆除补焊的就必须拆除补焊,不能在放完变压器油后人员无法监督到管道内壁的情况下补焊渗油点。因为管道内壁有油漆和变压器油渍,在高温下油漆和变压器油渍很容易着火,造成设备损坏。同时补焊时必须在旁边放置两个灭火器,派专人监督,防止火灾发生。
  六、结语
  500kV永安变的变压器在规定的时间内优质高效地完成安装任务,顺利通过了耐压、局放等各项交接试验的考验,变压器安装质量得到了业主的好评。实践证明,只有不断总结先进的施工工艺和施工方法,不断积累经验,承建的工程质量才能真正做到业主称心、用户放心。

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[责任编辑:草木含羞]