水电站主变压器油枕渗油处理方法探究

0引言

某水电站总装机为110 MW,包括3台单机容量为33.88 MW的水力发电机组,配套3台单台容量为50000 kVA的三相110kV电力变压器,电力变压器参数如表1所示。

1主变压器油枕波纹管焊接处渗油原因

该主变压器采用内油式波纹式油枕,油枕由两组波纹管组成,每组波纹管是两节波纹管焊接而成,其中一组波纹管焊缝处出现渗油(图1)。变压器长时间运行,随负荷、环境温度变化,波纹管升缩量也在变化,长期膨胀、压缩,焊缝处焊接质量不好,焊缝会出现裂纹,导致波纹管焊缝处有渗油现象。

2从变压器油枕补偿体积进行分析

1)通过实际测量计算变压器原装油枕补偿体积V=0.8m3,变压器油密度ρ=895kg/L,m=ρV=895 ×0.8=716 kg,根据变压器设计规范变压器油枕按变压器油重的8%~10%计,由变压器铭牌参数得油重为14 600kg, 由此可得mmin=14 600 ×8%=1 168 kg,mmax=14 600× 10%=1 460kg,Vmin=mmin/ρ=1168/895≈1.305m³,Vmax=mmax/ρ=1 460/895≈1.631 m³;V<Vmin。

2)根据变压器油枕的选用方法,油枕的补偿体积是基于变压器的总油重及使用地区的最高、最低环境温度来计算:

V1=fm总油/ρ

式中:V1为油枕的补偿体积(m3);f为变压器油体积补偿参数,f=α(Δt+t),α为变压器油体积膨胀系数,α=0.000733,Δt为变压器使用地区的最高和最低环境温度差值,t为变压器平均温升;m总油为变压器的总油重(kg);ρ为变压器油的密度,ρ=895 kg/m³。

水电站所在位置甘肃省陇南市文县属于亚热带气候,环境冬季最低温度在-10℃,夏季最高温度在40℃ ,Δt=40-(-10)=50℃,根据变压器运行情况变压器平均温升t=40 K:

f=a(Δt+t)=0.000 733×(40+50)=0.065 97

V1=fm总油/ρ=0.065 97×14 600/895≈1.076m³

V<V1

结合两种方法计算油枕补偿体积,变压器原装油枕补偿体积均小于所计算油枕补偿体积,可知变压器原装油枕偏小,夏季高温油枕波纹管体积膨胀至最大,冬季低温油枕波纹管体积收缩至最小,波纹管处于受力最大状态,出现金属疲劳,导致波纹管渗油,给波纹管安全运行带来隐患。

3解决办法

方案一:针对油枕波纹管焊缝处有裂纹出现渗油现象进行补焊,暂时单一解决油枕渗油问题,但并不能彻底解决油枕渗油问题,同时也不能彻底解决变压器油枕夏季高油位告警、冬季低油位告警问题。

方案二:从变压器油枕补偿体积分析,通过实际测量计算变压器原装油枕补偿体积V=0.8 m³。

1)根据变压器设计规 范 ,Vmin=1.305m³,Vmax=1.631m³。

2)根据变压器油枕的选用方法,V1=1.076 m³。

由此确定变压器原装油枕补偿体积小于所计算油枕补偿体积,即变压器原装油枕偏小,夏季高温,油枕波纹管体积膨胀至最大,冬季低温,油枕波纹管体积压缩至最小,波纹管处于受力最大状态,出现金属疲劳,导致波纹管渗油。更换新油枕,解决油枕渗油问题,同时增加油枕补偿体积,解决变压器油枕夏季高油位告警、冬季低油位告警问题。

因此,选择方案二,既解决了油枕渗油问题,同时又彻底解决了变压器油枕夏季高油位告警、冬季低油位告警问题。

4变压器储油柜技术要求

本次变压器储油柜其技术性能指标及特征参数应符合JB/T 6484—2016《变压器用储油柜》[1]规定的要求。

4.1 基本要求

1)储油柜所用件需经检验合格后方可组装使用,胶囊、吸湿器、油位指示装置、蝶阀等均应符合有关标准的规定。

2)储油柜的额定补偿容积应满足变压器在设计温度范围内变压器油最大膨胀量的需要,在变压器达到最低设计温度时,储油柜内的油不低于最低油位,在变压器达到最高设计温度时,储油柜内的油不高于最高油位。

3)储油柜应有清晰醒目的油位线标志。在正常使用条件下,储油柜应至少标有最低、最高油位线标志,并提供油位-油温曲线;在特殊使用条件下,油位线标志应由制造单位与用户协商确定。

4)储油柜油位指示装置的垂直中心线与柜体端面中心垂线应对正,允许偏差应不大于3 mm。

5)储油柜柜体在焊前,柜壁、柜盖联管、支架等零件要清除内外表面的铁锈、油污、泥污等。

6)储油柜气体继电器联管采用硬连接时,与柜体的焊装要求应符合图2;其联管水平中心线与柜体水平中心线之间距离b的尺寸偏差应不大于2 mm,法兰端面与铅垂面倾斜量a应为0~2 mm,联管水平中心线与柜体垂直中心线的角度为90°,其偏差应为0~2°。

7)变压器储油柜要对不同温度下油位进行全程监控,确保变压器油位可靠。

8)储油柜的一端应装有带上、下限报警接点输出的油位计,储油柜的容积应保证在周围气温+40℃与允许过载状态下油不溢出,在最低环境温度-25℃未投入运行时,观察油位计应有油位指示[2]。

9)储油柜应有注油、放油、放气、排污油及吊攀等装置。

10)在变压器储油柜上应装设带有油封的吸湿器。

11)为了防止变压器油箱渗漏油,在油箱结构设计和制造工艺方面须采用有效的措施。

12)补充变压器油应使用原厂家原型号,并提供检验报告。

13)使用环境:户外使用,海拔高度838 m,相关绝缘性能应按照实际海拔高度修正[3]。

4.2胶囊式储油柜技术要求

1)储油柜柜体应能承受100 kpa的压力试验,持续30 min应无渗漏,解除压力后应无永久变形。

2)胶囊密封式储油柜应采用耐油、抗气透、防油扩散、抗拉强度高及耐老化性能良好的橡胶胶囊,且应能承受20kpa、持续时间30min的压力试验而无渗漏。

3)胶囊式储油柜柜体在不带胶囊的情况下应能承受真空度不大于50 pa、持续5 min的强度试验而无永久变形。

4)胶囊式储油柜如需真空注油,应在胶囊内、外侧同时抽真空。

5)储油柜出厂前要进行整机动作检查,并检查胶囊应不渗漏,油位指示应正确。

4.3 质量保证

1)动作次数≥10 000次。

2)储油柜质量保证期1年。

4.4包装和运输

1)储油柜包装、运输和贮存标志应符合GB/T191的规定。易损的附件应采取防护措施或单独包装、运输和贮存。油位指示装置若不拆卸运输,则应有相应的保护措施[4]。

2)储油柜在拆卸、存放和运输过程中,不应滚动、撞击、堆放, 以防止损伤、变形及漆膜损伤和脱落。

3)经检验合格的储油柜应采取防尘、防潮措施,封闭所有外连接管口,以保持内部清洁、干燥。

5更换油枕后取得效果

变压器更换油枕后运行稳定,未出现高油位、低油位告警,油温有所降低[5]。变压器具体运行油位变化与油温变化情况分别如图3和表2所示。

6变压器油枕渗油的隐患

变压器油枕用来补偿变压器油由于温度变化而膨胀、收缩产生的容积变化,对维持变压器的正常运行起着重要的保护作用。变压器油主要起绝缘、散热、保护绝缘材料等作用,且对金属件有防腐的效果。油枕出现渗油故障存在以下隐患:首先,变压器整体密封不严,会增加变压器油与空气的接触,变压器油吸收空气中的水分,油受潮增加了氧化的机会,变压器油质量劣化,将降低变压器油的性能,进而影响变压器的安全可靠运行;其次,渗漏油会导致变压器油位变化,油位降低,低温时油位降至瓦斯继电器以下,则轻瓦斯动作告警,若油位继续下降导致变压器本体不能充满变压器油,出现故障,则影响变压器运行;再次,变压器油枕渗油,导致油位指示不准确,将给运行人员带来巡检困难,使其在天气温度变化时不能正确判断变压器运行状况[6]。

7 结束语

变压器油枕是变压器不可缺少的部件,油枕出现渗油现象,不能正常满足使变压器本体充满变压器油的条件,会影响变压器安全可靠运行。由本文分析可知,变压器油枕是由于波纹管长期膨胀至最大和收缩至最小,波纹管金属疲劳,焊缝出现裂纹,从而导致渗油现象。经过分析,制定了相应的解决办法,即更换变压器油枕,彻底消除了变压器油枕渗油和夏季高温时出现油位过高报警和冬季低温时出现低油位告警的异常现象,为今后变压器运行打下了扎实的基础,为安全运行提供了可靠有力的保障[7]。

[参考文献]

[1]变压器用储油柜:JB/T6484—2016[S].

[2] 电力变压器 第1部分:总则:GB/T 1094.1—2013[S].

[3] 电力变压器 第3部分:绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙:GB/T 1094.3—2017[S].

[4] 电力变压器 第5部分:承受短路的能力:GB/T1094.5—2008[S].

[5] 电力变压器试验导则:JB/T 501—2021[S].

[6] 电气装置安装工程电气设备交接试验标准:GB 50150—2016[S].

[7] 外壳防护等级(IP代码):GB/T 4208—2017[S].

《机电信息》2025年第16期第5篇