特高壓換流變壓器冷卻器閥門故障檢修

王 斌，蓋海龍，盛 禎，趙學賢

(1.國網山東省電力公司檢修公司，山東 濟南 250118;2.水發規劃設計有限公司，山東 濟南 250100)

0 引言

換流變壓器是超(特)高壓直流輸電系統中重要的設備之一，與電力系統的安全穩定有密切關系。換流變壓器冷卻器閥門是指安裝在換流變壓器絕緣油冷卻器管路系統上的閥門，主要分為球閥和蝶閥兩種。換流變壓器冷卻器閥門故障異常關閉，將導致絕緣油冷卻回路不暢，進而導致換流變壓器異常溫升，嚴重時將導致變壓器溫升故障。因換流變壓器冷卻器閥門內部故障隱蔽，通過外部檢查很難發現。目前，國內關于特高壓換流變壓器冷卻器閥門故障診斷、檢修的案例及論述相對缺乏。針對兩起具體的冷卻器閥門故障，提出了實用的診斷及檢修策略和方法，以期對該領域的發展起到積極作用。

1 案例一

1.1 故障情況

2011-04-11，檢修試驗人員對±660 kV JD換流站011B換流變壓器B相進行紅外測溫發現，該換流變在頂層油溫為48 ℃時，上部一根與冷卻器相連的油管路溫度為僅為22.2 ℃，而相同功能的另一根管路溫度為44.9 ℃。

換流變器身與冷卻器之間通過4根管路相連，其中，上部兩根管路油流方向由換流變壓器器身流向冷卻器，下部兩根管路油流方向由冷卻器流回換流變壓器器身。

1.2 故障原因

經分析，故障管路閥門手柄指示方向與閥門實際位置不一致，造成管道油路不暢，降低了換流變冷卻能力，導致該臺換流變油溫、繞溫較相同組別其他相換流變高2～5 ℃。

1.3 故障處理

首先對換流變壓器器身內部排油至油位位低于異常管路，停止排油，拆除異常管路。拆除異常管路后發現：閥門閥芯實際位置與閥門手柄指示位置不一致，用于固定閥芯與閥門軸的三顆螺絲全部斷裂，散落在管路中。經過分析判斷，造成該現象的主要原因是由于閥門閥芯與換流變箱體凹槽內部的橡膠墊圈咬合過緊，在開啟閥門時螺絲斷裂，造成閥門閥芯與閥門閥柄完全脫扣，致使閥門手柄無法帶動閥門閥芯同時轉動，導致雖指示該閥門為開啟狀態，但閥門閥芯的實際位置處于關閉狀態。現場更換閥門并反復對閥門進行開閉試驗正常后，回裝管路，對本體進行抽真空、注油、靜置及試驗等工序后投運，對管路進行紅外測溫數據正常。

2 案例二

2.1 故障情況

±800 kV廣固換流站極Ⅱ高換流變增加排油系統后，于2019-11-21T07:00解鎖投運，17時廣固站功率升至3 500 MW(四閥組運行)，11月22日8時，極Ⅱ高YD-B相換流變油溫比極Ⅱ高其他相換流變平均高約25 ℃。

該換流變于2017年12月投運，增加排油系統前運行正常。2019年排油改造后驗收時發現以下幾點問題。

(1) 該換流變每次啟動到第4組冷卻器，后臺顯示全部冷卻器退出，對現場冷卻器失去控制，無法下達任何命令，實際現場冷卻器還在轉。

(2) 有時還會出現剛投到第3組冷卻器，然后第一組冷卻器就在后臺顯示頻繁投退，實際上現場還在轉，對一次設備外觀檢查未發現異常。

(3) 當時廠家懷疑PLC邏輯異常，將該問題作為遺留缺陷待后期處理。

2.2 檢查試驗情況

發現油溫異常后，現場人員對極Ⅱ高YD-B相換流變進行了初步檢查，電氣控制回路正常，懷疑冷卻器主油回路油流不暢(YD-B相上部主油管路蝶閥在增加消防排油系統過程中曾有過操作)。

11月22日19時，將極Ⅱ高YD-B相換流變消防排油系統隔離，觀察本體油溫變化，以排除消防排油系統影響。

11月22日21時，極Ⅱ高換流變功率500 MW，極Ⅱ高YD-B相換流變油溫55 ℃，運維人員密切監視該換流變本體油溫，以采取進一步措施。

11月23日03:30—04:00，現場人員對極Ⅱ高YD-A，YD-B，YD-C相換流變冷卻器下部主油管路流量進行測量，具體數據如表1所示。

表1 流量測量數據匯總

初步確定YD-B相散熱器主油管路蝶閥內部未完全開啟，導致本體變壓器油無法順暢冷卻循環，隨后對極Ⅱ高換流變進行停電。

11月24—26日，確定好了排油處理方案，并做好了人員、機具和物資的準備工作；11月27日對極Ⅱ高YD-B相換流變進行排油檢查，發現雖蝶閥外部手柄指示開啟，蝶閥內部擋板實際處于關閉狀態。拆卸擋板與主軸間連接螺絲，發現三顆螺絲(螺絲為強度10.8/直徑6mm的不銹鋼螺絲)均已斷裂。

2.3 原因分析

換流變冷卻器上部匯流管蝶閥不能正常開啟，導致該變壓器油流不能順暢冷卻循環，致使換流變本體油異常溫升。經過排油改造后換流變驗收時發現的冷卻器油流繼電器指示異常情況與上部主匯流管蝶閥不能正常開啟相吻合(此時的熱油循環主要依靠閥側套管升高座冷卻管路進行，該管路最大流量為15m3/h)。上部匯流管蝶閥不能正常開啟導致了當多組冷卻器投運時，油流不足以維持油流繼電器開啟。

2.4 故障檢修處理

11月28—29日，對極Ⅱ高YD-B相換流變冷卻裝置上部匯流管蝶閥擋板及主軸進行更換，并對閥門進行反復開閉試驗正常后，回裝管路。隨后對該換流變進行閥側套管放油、本體連同套管升高座及閥側套管抽真空、真空注油、熱油循環、油樣試驗(介損、耐壓、微水、含氣量、色譜、顆粒度)、靜置排氣、常規絕緣試驗、局放試驗、驗收及送電前檢查，并于12月14日送電，具體檢修工藝流程如表2所示。

表2 廣固站極Ⅱ高換流變YD-B相油溫高故障檢修工序

3 預防措施

上述兩起換流變油異常溫升均為冷卻器管路閥門異常導致，為防止此類故障再次發生，提出以下預防措施。

(1) 新站驗收、變壓器大修后，需加強對變壓器冷卻器管路閥門的狀態檢查，對冷卻器分組遞增開啟測試，通過檢查各油流繼電器表計、后臺及PLC邏輯是否指示正確，借助超聲流量計等表計，檢測閥門是否正常開啟。

(2) 增加變壓器冷卻器蝶閥手柄限位裝置，防止閥門越限開啟，導致閥門擋板與主軸間螺絲折斷。

(3) 變壓器投運后，需及時用紅外測溫等手段，檢測變壓器本體油溫是否異常，檢測閥門兩側溫度是否一致，進而驗證閥門的開啟狀態是否良好。

4 結束語

變壓器冷卻器管路閥門故障屬于變壓器較嚴重故障，尤其在夏季高負荷期間，此類故障易造成換流變壓器異常溫升，嚴重影響超(特)高壓直流輸電系統的安全穩定運行。針對這兩起換流變壓器冷卻器管路閥門故障分析檢修案例，從故障診斷、故障預防、運行檢測等方面總結并提出相應技術措施，為超(特)高壓變電站實施反事故技術措施提供了相關借鑒，也為超(特)高壓變壓器冷卻器管路閥門故障診斷分析及檢修提供了經驗。