換流變壓器閥側套管故障分析

方 祎，常聚忠，張正茂，楊 冰

（國網湖北省電力有限公司檢修公司，湖北 武漢 430050）

0 引 言

換流變壓器是直流換流站的重要設備。套管在換流變壓器運行過程中起保護作用，然而由于套管長期置于戶外，日曬雨淋，時常會發生故障，嚴重縮短了換流變壓器的使用壽命[1-2]。

套管事故在全部換流變事故中所占比例并不是很大，但有著逐年增大的趨勢。目前常用的套管大致有充油套管、充氣套管以及干式套管。其中，充氣套管的SF6壓力若過低，會造成套管爆炸，極易引起換流變壓器失火，十分危險[3-4]。

1 事故經過

2015年10月28日13時39分，龍泉站極I直流控保B系統發出極I Y/Y B相換流變閥側b套管SF6壓力低報警，現場人員加強了設備的巡檢和分析。而在10月30日14時16分，極I直流控制保護A系統也發出了極I Y/Y B相換流變閥側b套管SF6壓力低報警，因換流變壓器閥側套管SF6密度繼電器在閥廳內部，無法現場查看套管實際壓力值。

2 事故分析

2.1 換流變壓器及其套管情況

龍泉站極I Y/Y B相換流變壓器型號為TCH146DR，廠家為瑞典ABB，而閥側b套管型號為GGF-1950，同樣由瑞典ABB生產。龍泉站換流變壓器閥側套管在2003年6月投入運行，之前未出現過SF6泄漏問題。該套管屬于油氣混合套管，閥側套管的前半部分通過SF6氣體絕緣，后半部分通過變壓器油絕緣，閥側套管及其SF6密度繼電器布置在閥廳內，無密度顯示，僅有報警和跳閘節點輸出，在正常運行時無法觀察壓力與實施補氣。

換流變壓器閥側b套管SF6額定壓力為0.37 MPa，配置有2個密度監視繼電器，編號分別為512.2和512.4。每個密度繼電器配置有三副接點，分別為壓力低報警1段（0.35 MPa）、壓力低報警2段（0.33 MPa）和壓力低跳閘（0.31 MPa）。

系統會在對兩個繼電器的報警2段和2個跳閘信號進行“三取二”邏輯判斷后出口跳閘，報警1段則僅報警，不參與跳閘邏輯判斷。

在兩個密度繼電器的2個報警2段接點和2個跳閘信號接點中，出現1個報警2段和1個跳閘信號或者2個跳閘信號即會導致直流閉鎖，如圖1所示。

圖1 三取二跳閘邏輯

2.2 事故原因分析

事故發生時，套管的兩個SF6密度繼電器均出現報警，證明該套管確實存在SF6壓力低情況。查閱套管維護說明書后發現該類型套管SF6壓力不允許低于0.35 MPa。依據2015年1月SF6密度繼電器校驗報告，兩個密度繼電器報警I段的動作定值分別為0.347 MPa（512.4繼電器）和0.345 MPa（512.2繼電器）。由于兩次報警間隔2天，經初步測算，當前套管滲漏速度約0.001 MPa/天，按此速度至等級2報警（定值0.33 MPa）僅需要15天，設備已不能長期安全運行。由于套管布置在閥廳內，無法確定套管泄漏的發展情況，若泄漏加快有可能導致極I直流系統強迫停運，因此需要及時申請停電處理。

3 事故處理措施

3.1 初步處理

分析可知，該類型套管最可能出現的滲漏位置有頂部導電桿連接、頂部法蘭面、底部法蘭面、密度繼電器接頭位置以及硅橡膠表面共5處。具體處理過程如下：

（1）使用紅外檢漏儀及手持式SF6檢測儀對套管上述5個部位進行全面的反復檢漏，未能檢測出滲漏點。對SF6密度繼電器接頭采用包扎檢漏方式，同樣未能檢測出滲漏點。

（2）該套管在2015年1月年度檢修期間，由于需測試套管SF6氣體，曾對密度繼電器進行過拆裝，在回裝前測量套管SF6壓力值為0.37 MPa，且在回裝后包扎檢漏未檢測出滲漏點。

（3）以往同類套管出現SF6滲漏，絕大多數為密度繼電器接頭部位出現滲漏。

綜合考慮上述3點，SF6密度繼電器接頭位置最有可能出現滲漏，初步判斷SF6密度繼電器密封圈存在輕微變形缺陷，因而在運行一段時間后出現滲漏現象，導致SF6壓力下降，發出報警信號。

測試套管壓力后發現當前壓力值為0.345 MPa，壓力水平較低。拆除SF6密度繼電器512.2和512.4，檢查密封圈，發現其有明顯損壞。在重新更換SF6密度繼電器512.2和512.4的密封圈并成功回裝后，用兩種檢漏儀對極I Y/Y B相換流變閥側b套管各個部位再次進行反復檢測，未發現滲漏點。采用包扎法對兩臺密度繼電器接頭部位進行檢測，同樣未見滲漏。

3.2 進一步處理

由于換流變套管SF6密度繼電器安裝在閥廳內，在直流系統運行期間無法直接觀察套管壓力值，為設備的安全穩定運行留下隱患，也無法對事故進行直觀判斷。當因套管壓力過低引發報警時，無法進行帶電補氣。因此，必須進行停電處理。

可利用大修停電機會，對龍泉站換流變套管壓力繼電器實施改造，將SF6密度繼電器移出閥廳，加裝四通閥。主要工作內容包括：（1）加裝RDF型四通自動校驗接頭；（2）安裝外引的連接氣管；（3）安裝外引的密度表、自動校驗三通接頭座及其防護箱。筆者以閥側套管SF6密度繼電器為例，闡述具體施工步驟如下：

（1）停用先前的密度繼電器二次回路的供電電源，要求退出密度繼電器報警、閉鎖信號；

（2）取下密度繼電器，換流變套管處安裝接口有自封閥，確保不會漏氣；

（3）加裝RDF型四通自動校驗接頭，將RDF型四通自動校驗接頭相應接口與原密度繼電器裝配處的自封閥接口連接，并檢驗接口處密封性能；

（4）密度繼電器安裝，將RDF型四通自動校驗接頭的一端接口（帶有自封閥）與原先的密度繼電器連接，并檢驗接口處密封性能；

（5）安裝外引連接氣管，將RDF型四通自動校驗接頭的另一端與需要外引的氣管(連接氣管的一端帶有自封閥)連接，在與四通接頭及本體連接前，要對氣管進行抽真空和管路氣體沖洗處理，以防水分進入設備本體，同時對連接氣管采取多重保護措施，在金屬軟管外面再次添加保護套；

（6）將外引的密度表、自動校驗三通接頭座及其防雨箱通過安裝架安裝在閥廳外面的墻壁，通過外引連接氣管與密度表、自動校驗接頭的連接，實現氣壓監測功能，同時方便補氣和測試微水；

（7）在防護箱上方安裝保護板，防止外力砸傷防護箱，保護好外引的密度表，并保證防護箱安裝接地良好；

（8）對全部拆卸并回裝過的地方進行SF6檢漏，確保無滲漏；

（9）不拆卸校驗密度繼電器和密度表；

（10）恢復先前密度繼電器二次回路的供電電源，即恢復密度繼電器報警、閉鎖信號，保質其正常工作。

施工完成后的密繼電器如圖2所示，既可直觀查看壓力值，也可實現帶電補氣，防止此類事故的再次發生。

圖2 改造后的換流變套管壓力繼電器

4 結 論

（1）引起換流變套管SF6壓力低的原因：由于SF6密度繼電器密封圈損壞，導致密度繼電器接頭處漏氣。

（2）采取將密度繼電器移出閥廳并加裝四通閥的方法，成功解決無法監視換流變閥側套管壓力的問題，且在壓力過低時可提前帶電補氣。

（3）加裝四通閥操作具有工程量小、投資少、便于實施和效果明顯的特點，可保證輸電工程安全、穩定且可靠的運行。