變壓器中性點套管滲漏油缺陷分析及診斷

曾莉

摘要：文章根據220kV某變電站變壓器中性點套管發生油鏡滲漏油缺陷的情況，結合停電對套管進行試驗檢查，通過絕緣電阻等常規試驗判定該變壓器中性點套管末屏接地，即決定對缺陷套管進行更換，之后對缺陷套管進行解體檢查，剖析故障原因，并對變壓器套管運維提出建議。

關鍵詞：變壓器；中性點套管；滲漏油缺陷；絕緣電阻；設備解體；缺陷分析 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM407 文章編號：1009-2374（2016）11-0047-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.11.024

2002年12月秦山二期二號機組調試期間，機組一回路進行熱態試驗中，2RCP021VP保護閥控制柜前溫度傳感器高溫報警?，F場發現2RCP021VP保護閥控制管線BANJO接頭處泄漏。此事件中，接頭泄漏量不大，系統損失得到及時補充，保護閥未開啟，否則將會導致熱態試驗失敗。

SEBIM安全閥是世界上先進的先導式安全閥，有著優越的低壓保護性能。但是，SEBIM安全閥對安裝和檢修質量有較高的要求，它關系到核電廠的安全運行。下面針對秦山核電站二期和法國Saint-Laurent NPP核電站穩壓器安全閥閥頭管線接頭泄漏事件以及多年檢修中發現BANJO接頭處硼結晶問題，分析事故的原因、可能產生的后果及應采取的措施，并對SEBIM安全閥檢修的要領、方法和應注意的問題闡述自己的一些見解。

1 穩壓器安全閥的工作原理

穩壓器安全閥是核電廠運行的關鍵設備之一，其主要作用是在RCP系統超壓時將穩壓器內的壓力及時釋放，保證系統及設備的安全。而當系統處于低壓狀態時，及時關閉閥門，保護一回路壓力，避免壓力太低造成堆芯融化風險，是核島一回路的最后一道壓力屏障。

穩壓器安全閥是一個由穩壓器、保護閥、隔離閥、保護閥控制器、隔離閥控制器、冷凝器及壓力、溫度、流量傳感器等組成的壓力溫度安全保護系統。

系統熱介質通過穩壓器上方引壓管線進入保護閥控制柜，通過濾筒到達R1處。正常運行期間，R1開啟，R2關閉。R1、保護閥閥頭與系統壓力一致，保護閥處于關閉狀態。引壓管線至閥頭管線無介質流動，傳感器測取溫度與環境溫度相同。當系統超壓時，控制塊向下移動，R1關閉，R2開啟。保護閥閥頭卸壓，保護閥開啟。

2 泄漏事故

2.1 秦山核電站二期BANJO接頭泄漏事件

2002年12月秦山二期二號機組調試期間，機組進行一回路熱態試驗。試驗中2RCP021VP保護閥控制柜前溫度傳感器高溫報警。事故發生后，現場查看發現，在穩壓器頂部閥體位置發現2RCP021VP保護閥閥頭處控制管線BANJO接頭處漏水。閥頭控制管線各部件連接圖及泄漏部位如圖2所示：

由于控制管線BANJO接頭與閥頭相連處發生滲漏，高溫系統水開始補充入控制柜，導致引壓管線、冷凝罐和控制柜溫度升高，溫度傳感器主控室報警。在高溫介質的作用下，2RCP021VP冷凝罐和控制柜過濾筒由亮金屬色變成灰黃色。從閥頭接頭處漏出介質，沿著閥體往下，留下了難以去除的痕跡。

在此事件中，2RCP021VP保護閥控制管線BANJO接頭閥頭接頭泄漏量不大，系統損失得到及時補充，閥頭壓力沒有明顯下降。2RCP021VP保護閥并未開啟。若泄漏量再有所增加，就會造成閥頭內部的壓力平衡破壞，保護閥開啟、一回路泄壓，熱態試驗失敗。

2.2 法國Saint-Laurent NPP核電站泄漏事件

2000年的Saint-Laurent NPP法國核電站運行期間，由于穩壓器安全閥（保護閥）閥頭與控制管線BANJO接頭連接處泄漏，而且泄漏量較大，導致保護閥閥頭內部壓力下降，保護閥開啟，一回路開始泄壓。隔離閥在一回路壓力下降為139bar的時候自動關閉。

由于隔離閥的及時關閉，避免了系統壓力過低導致的堆芯融化風險，但是，核島保護系統動作使得控制棒緊急插入而引起的停堆。

2.3 BANJO接頭處硼結晶

秦山二期1&2號機組運行的近十年時間里，SEBIM安全閥控制柜入口脈沖管線BANJO接頭處已多次發現硼結晶現象。拆下BANJO接頭時，許多脈沖管線都會向其他方向彈開一小段距離。2006年大修期間，對2RRA121VP閥體進行解體檢查。在松開閥頭管線連接螺栓時，接頭向下彈開約10mm。

大多數BANJO接頭在閥組回裝時，都需要強行復位。由此造成接頭安裝后同軸度和平行度達不到要求，而造成接頭處泄漏。而2006年2RRA121VP閥頭管線回裝時，工作人員無論如何也無法將控制管線拉回至螺栓孔位置。

3 原因分析

通過對問題的分析，認為BANJO接頭處泄漏和硼結晶主要的原因有以下四方面：

3.1 接頭與閥頭的同軸度和平行度未達到安裝要求

根據安裝要求：BANJO接頭與閥頭的平行度不得大于0.4mm，二者之間的同軸度不得大于0.3mm，并且要求在控制管線BANJO接頭安裝時，手動能輕松地將螺栓擰入閥頭螺栓孔中。安裝要求如圖3所示：

當BANJO接頭平行度大于0.3mm時，接頭與閥頭面存在一定的張角，螺栓緊固后，墊片與閥頭安裝面存有間隙，形成泄漏。而BANJO接頭同心度大于0.4mm時，安裝時需要強行將控制管線拉至兩孔同軸后再緊固。這種安裝導致螺栓和墊片受到一定的剪切應力，長時間作用可導致墊片損壞，造成接頭泄漏。

一般情況下，BANJO接頭是利用模擬體安裝的，其安裝的平行度和同軸度都能達到要求。但是，固定支架安裝無模擬體對控制管線固定。固定支架（包括焊接支架和U型螺栓支架）往往存在著強行組裝，使已經安裝好的控制管線發生偏離斜，導致BANJO接頭同軸度和平行度無法滿足要求，這個問題在核電機組中普遍存在。

3.2 控制管線U型螺栓處安裝不當

為了防止控制管線運行期間的振動，必須用固定板、U型螺栓和鎖緊螺母將控制管線固定在閥頭上，見圖2。要求固定板安裝后，其上平面應與閥頭上平面平齊，且控制管線應在自然狀態下與固定板上平面貼合。必須防止為使控制管線與固定板貼緊，一味地緊固鎖緊螺母。這將導致控制管線被下壓，BANJO接頭上翹，接頭處泄漏。法國Saint-Laurent NPP核電站泄漏事件就是由于這個原因造成的。

SEBIM安全閥控制管線的安裝是利用SEBIM安全閥閥體模擬體安裝，模擬體上無確定控制管線方位的固定板。通常安裝人員比較重視BANJO接頭平行度和同軸度，容易忽視控制管線的安裝方位?？刂乒芫€與固定板之間存在間隙的現象普遍存在，經常會因為控制管線安裝導致BANJO接頭的平行度不合格而產生泄漏。

3.3 墊片安裝不當

每個BANJO接頭上下都安裝有兩個內外環石墨金屬纏繞墊片。接頭兩側的凹槽可剛好將墊片裝入其中，如圖3所示。石墨金屬纏繞墊片安裝時要求：墊片不得脫焊、散架失效。凹槽內也不得有任何異物，墊圈必須完全平整地放入凹槽內。

由于墊片帶金屬內外環，有時內環較容易與石墨環脫離或本身已松動，這種墊片無法使用。緊固接頭時，墊片未完全放入凹槽內，會造成墊片、閥體、螺栓和密封面的損壞，導致接頭處泄漏。2008年秦山二期就發生過墊片未完全放入凹槽，導致閥頭螺栓孔螺紋損壞。墊片還會將接頭外邊緣和閥頭表面擠壓出印跡。

3.4 螺栓緊固力矩過小

根據圖紙要求，BANJO接頭螺栓（128）的緊固力矩為110N·m。在SEBIM安全閥檢修工作中，同時檢修的安全閥很多，每臺設備涉及緊固的部位又很多。因此，工作中常會疏忽，使一些部位緊固力矩達不到要求。本文中的秦山二期調試期間控制管線接頭泄漏，就是接頭緊固力矩未達到要求。

4 處理措施

4.1 對接頭與閥頭同軸度、平行度問題的處理

SEBIM安全閥的管線接頭由于受支架的影響，安裝后接頭不能保證同軸度和平行度。機組在運行一段時間后，接頭處往往就會出現輕微硼結晶。這時再進行處理，需要拆除所有控制柜、閥體，更換成模擬體安裝，還需要對接頭焊縫按核級要求處理。因此，建議從維修角度入手對這些問題進行處理。

4.1.1 對于固定支架導致的BANJO接頭輕微偏差問題，可適當地提高螺栓的緊固力矩。為避免對螺紋造成損傷，螺栓緊固力矩不得超過150N·m。實踐證明，用此方法后，在以后的一年時間里再也沒有發生硼結晶

現象。

4.1.2 控制管線偏離較大距離問題，采取了如下措施：（1）對U型螺栓導致的偏離。松開控制管線上游U型螺栓，根據應力釋放后管線的位置，重新加工U型螺栓安裝孔，安裝U型螺栓；（2）對焊接支架導致的應力。切割控制管線上游固定支架，將應力完全釋放，確定固定支架的焊接位置后進行重新焊接。

4.2 U型螺栓安裝不當問題

安全閥組安裝，緊固鎖緊螺母是最后一個工作步驟。緊固螺母前，對控制管線與固定板之間的間隙有一個大概估算。鎖緊螺母緊固的過程中，對角緊固保持同步。同時，需要一直注意觀察和測量間隙，一旦間隙值有變化，馬上停止緊固。

4.3 墊片安裝不當問題

4.3.1 對損壞的閥頭螺栓孔重新攻絲，沖洗閥頭并清潔?；匮b閥頭時更換所有墊片。

4.3.2 對閥頭面壓痕，用砂紙打磨去除痕跡。

4.3.3 更換損壞或封面有壓痕的螺栓。

4.4 螺栓緊固力矩過小問題

應該在SEBIM安全閥的充水排氣工作結束后，工作負責人必須對所有控制柜和閥體需要力矩緊固的部位，如螺栓、針形閥和針形閥安裝接頭等部位重新確認力矩，這是SEBIM安全閥檢修工作中很重要的一個步驟。

5 應注意的問題

（1）BANJO接頭安裝應嚴格按平行度和同心度要求來安裝；（2）固定支架安裝應在利用模擬體將控制管線和脈沖管線固定的情況下安裝；（3）墊片安裝前應嚴格檢查，安裝中仔細觀察其落位情況，裝配應在良好的照明條件下進行；（4）應養成工作前告知要求、工作中互相提醒、有問題及時匯報、工作結束后專人檢查確認的良好習慣。

6 結語

總結穩壓器安全閥的安裝問題和多年的檢修經驗，穩壓器安全閥閥頭泄漏故障產生的原因主要有三個方面：（1）控制管線支架安裝時，其上平面低于閥頭上平面，使控制管線與固定板之間產生間隙；（2）控制管線緊固時，忽略了間隙導致了管線產生較大的變形；（3）螺栓緊固力矩未達到110N·m。以上三點綜合在一起，會導致較大的泄漏事件。

參考文獻

[1] 法國SEBIM公司.RCP先導式安全閥運行維修手冊

[S].2001.

作者簡介：蔣振華（1983-），男，浙江杭州人，中核核電運行管理有限公司工程師，研究方向：閥門和管道的檢修。

（責任編輯：蔣建華）