220kV主變有載分接開關內滲分析與處理

國網浙江省電力有限公司金華供電公司 王翊之

1 引言

220kV 主變壓器通常采用M 型有載分接開關，即組合式分接開關，其切換開關配備了單獨的油室，使切換開關內被電弧碳化的油與主變油箱內的油隔離開來。而切換開關油室由于制造裝配質量不良、密封件老化、檢修維護不當等原因，將會導致切換開關油室與主變本體連通，即產生內滲。特別是在變壓器調壓過程中，受切換電弧的作用，易產生可燃性的特征氣體和污垢。調壓瞬間因分接開關的油室中油的壓力大于主變本體油的壓力，而使切換開關油室中的油滲漏到主變本體油箱內，污染主變本體油。有載開關內滲漏會影響變壓器運行工況的判斷。

2 設備結構

2.1 油室

油室使切換開關開關內被電弧碳化的油與變壓器油箱內的油隔離。油室包括頭部法蘭、頂蓋、絕緣筒和筒底四個部分。頭部法蘭由鋁合金精鑄而成，用鉚釘與絕緣筒相連，分為箱頂式與鐘罩式兩種，通過法蘭將分接開關固定在變壓器的箱蓋上。

2.2 切換開關

切換開關是實現變壓器不停電帶載調整電壓的核心元件，其本體由傳動裝置、絕緣轉軸、快速機構、切換機構(觸頭系統)及過渡電阻組成。切換開關為一插入式裝置，整體裝入油室之內。其上部是快速機構和傳動裝置，通過絕緣轉軸傳動，過渡電阻裝于切換機構下部。

2.3 分接選擇器

分接選擇器是能承載電流，但不接通和開斷電流的裝置，是無勵磁分接開關，僅與切換開關配套使用后形成有載調壓。分接選擇器由級進機構和觸頭系統組成，可帶或不帶極性選擇器。級進機構又稱槽輪機構，在分接變換操作時，撥槽件轉動半圈，撥動槽輪，將運動轉換為一次級進運動，把分接選擇器上的橋式觸頭從一個分接頭移到另一個分接頭上[1]。

3 缺陷分析

3.1 內滲現象判斷

3.1.1 油位觀察

有載開關內滲不同于外滲，內滲由于僅在內部進行，沒有外部的油跡表征，因此在日常運行巡視過程中不易及時發現。在內漏油量較明顯的情況下，可以通過觀察有載開關油枕油位來發現：嚴重內漏和油位差（主變本體與開關之間）比較大的情況下，調壓開關油位在短時間內將會發生明顯變化；另外，通常主變本體油位高于有載開關油位，因此當發生內滲時，有載開關油枕油位的表象往往是頻繁升高，一般2～3個月，有載開關小油枕即溢滿。

3.1.2 色譜分析

當內滲微量時，僅憑借直觀觀察油位難以作出判斷。這時，通過采集變壓器本體油樣并進行分析，如果油樣中各組分濃度與上一次分析數據相比，除H2和C2H2外，其余各組均分無明顯變化，且經高壓試驗、油質分析等綜合判斷變壓器本體確無故障，可懷疑是有載開關內滲。有載開關漏油至主變本體后，本體的色譜油樣通常有如下特征：與上一次油樣數據相比，最為顯著的特征是油中乙炔單一組分從無到有，且達到或超過注意值（5μL/L），甚至達注意值的20倍左右，占總烴含量的60%以上；氫氣含量會有一定的增長，但一般不會超過注意值（150μL/L）；甲烷、乙烷、乙烯一般無明顯變化；CO 和CO2會有一定的增長，但增幅不大。采用跟蹤本體油樣，分析油中各組分濃度是否有上述變化是確定有載分接開關是否內滲的有效手段[2]。

3.2 可能導致內滲的滲漏點

M 型分接開關常見內滲漏點有三處：一是切換開關油室的絕緣筒法蘭與頭部法蘭之間密封不良，如圖1所示。二是絕緣筒壁上的觸頭系統（1個中性點引出觸頭和6個連接分接選擇器的觸頭）密封不良，如圖2所示。三是絕緣筒底部密封不良，如圖3所示。

圖1 絕緣筒上部密封結構

圖2 絕緣筒中部觸頭系統

圖3 絕緣筒底部密封結構

4 處理方案

4.1 將主變停電，并辦理相關安全工作手續。

當涉及主變本體排大量油（器身需要暴露在空氣當中），則應考慮空氣濕度，當空氣相對濕度＞75% 時不建議排主變本體油處理，當空氣相對濕度≤65% 時，器身暴露在空氣當中的時間≤16h ；當空氣相對濕度≤75% 時，器身暴露在空氣當中的時間≤12h。

4.2 修前試驗

對有載分接開關以及主變（如有必要）進行相關試驗，用于修后的數據比對。

4.3 確定滲油點

首先將有載開關油室中的油完全排出（小油枕內的油可保留），然后拆除水平傳動軸以及油室頂蓋，利用吊車將切換開關芯子吊出，并將芯子妥善保管（做好防雨、防潮措施，建議將芯子浸入變壓器油中）。用干凈白布擦干有載開關油室內壁，確保油室內部油跡清除干凈。蓋回油室頂蓋，靜置一段時間（根據內滲嚴重程度決定靜置時間，滲油量不大者需靜置較長時間），利用主變本體與有載開關油室之間的油壓觀察油跡，確定滲漏點。

4.4 具體滲油點處理

4.4.1 切換開關油室的絕緣筒法蘭與頭部法蘭之間密封不良。

此處密封不良則會導致主變本體油從絕緣筒法蘭銜接處滲出。若要處理此處滲油，首先需關閉主變本體油枕和散熱片蝶閥（確保所有蝶閥都能可靠關閉），并對本體放油，將油位降至距箱頂200mm左右（此時變壓器器身仍然浸在變壓器油中）。將托板（專用工具）扣在絕緣筒法蘭下沿，并利用吊車將托板連帶絕緣筒整體拎住（鋼絲繩拉緊）。然后拆除絕緣筒與頭部法蘭之間的周圈緊固螺母（拆除前做好標記，以便回裝），并將吊鉤緩緩下落，確保絕緣筒（下部連接分接選擇器）法蘭平穩放置在支架上。此時絕緣筒與頭部法蘭分離，可看到在絕緣筒法蘭上有一“O”形密封圈（一圈均勻打孔）套裝在周圈螺桿根部，通過周圈螺母的緊固來壓緊該密封圈，從而達到密封的效果。

該密封圈較薄，通過緊固螺母的方法一般無法奏效，因此需要更換新的密封圈。將該密封圈取下，利用酒精清洗上下法蘭密封面，確保密封圈安裝位置清潔、平整，再將新密封圈重新安裝回位。按和拆除相反的順序將絕緣筒法蘭與頭部法蘭重新連接，需要注意的是，絕緣筒上升過程中應確保其法蘭周圈螺桿與頭部法蘭螺孔對位正確，當上下法蘭緊密貼合后，仍然將絕緣筒拎住，并均勻對稱緊固法蘭上的緊固螺母。緊固完畢后，撤除吊鉤和托板。

4.4.2 絕緣筒壁上的觸頭系統（1個中性點引出觸頭和6個連接分接選擇器的觸頭）密封不良

此處密封不良則會導致主變本體油從絕緣筒內壁中部滲出。若要處理此處滲油，首先需關閉主變本體油枕和散熱片蝶閥（確保所有蝶閥都能可靠關閉），并排空主變本體油。打開人孔門，處理人員穿好防護服進入本體內部對絕緣筒上漏油的觸頭進行檢查，視情況進行緊固或更換密封墊。

4.4.3 絕緣筒底部密封不良

絕緣筒底部密封不良多表現為筒底積聚一層變壓器油。絕緣筒底部與主變本體之間存在多處密封，分別為絕緣筒底部法蘭與內壁之間密封；絕緣筒底部排油螺釘密封；貫穿切換開關與分接選擇器中心傳動軸的密封。

當發生a 處滲油時，若由于底部法蘭壓板緊固螺栓松動或緊固不均勻引起滲油，則可重新均勻緊固周圈螺栓來達到密封效果；若由于密封圈老化或裝配工藝不到位導致滲油， 則需重新安裝或更換密封圈：首先需關閉主變本體油枕和散熱片蝶閥（確保所有蝶閥都能可靠關閉），并將主變本體油排至低于絕緣筒底部，然后拆除底部法蘭壓板的緊固螺栓，然后將U 型膠墊取出，清洗密封面并確保密封面平整，再將完好的U 型膠墊平整放置在底部法蘭與壓板之間，最后均勻緊固壓板螺栓。

當發生b 處滲油時，首先需關閉主變本體油枕和散熱片蝶閥（確保所有蝶閥都能可靠關閉），并排空主變本體油。打開人孔門，處理人員穿好防護服進入本體內部對絕緣筒底部排油螺釘進行檢查，視情況進行緊固或更換密封墊。

c 處密封圈實際上有三個，分別上、中、下布置，上層的密封圈套在軸承上，并通過螺栓緊固，在筒底法蘭與軸承之間壓緊；中間和下層的密封圈尺寸相同、背靠背安裝，從而組成雙層油封。

其中，上層密封圈和中間的油封滲油處理，可在切換開關油室內進行，無須排主變本體油，另外需要注意的是，上層密封圈可視情況進行緊固或更換密封，但中間的油封如果密封不良則只能更換該油封；而當下層油封滲漏時，首先需關閉主變本體油枕和散熱片蝶閥（確保所有蝶閥都能可靠關閉），并排空主變本體油，然后一名作業人員通過人孔進入油箱內部，拆除切換開關油室與分接選擇器之間的連接引線，將油室與分接選擇器分離，并與切換油室內的作業人員配合，將中心傳動軸及油封取出，清洗密封面并重新安裝上層油封和新的下層油封，最后按相反的順序將切換開關油室和分接選擇器復裝還原[3]。

4.5 觀察處理效果

若處理過程中涉及排主變本體油的，則在滲油處理完畢后，應首先清理工作痕跡（主要是油跡），并關閉人孔以及油室頂蓋，再打開之前關閉的閥門，對主變本體進行抽真空并注油至合適位置（抽真空時將切換開關油室與主變本體連通一起抽真空，注油后需靜置并排盡本體內部的殘余空氣）。然后利用主變本體油壓，靜置24h 后打開油室頂蓋，觀察切換開關油室內部有無油跡，若無滲油則可認為內滲消除。最后將切換開關復裝并將油室注滿油（注油后需靜置并排盡油室內殘余空氣）。

4.6 修后試驗

對有載分接開關以及主變（如有必要）進行相關驗證試驗，確保設備復裝到位，絕緣等各項指標符合運行要求，設備能夠正常投運。

4.7 清理現場并辦理工作終結手續

清理現場，清點帶上設備使用的工器具，確保設備上無遺留物，設備狀態恢復至許可時狀態，包括有載開關擋位恢復至運行擋位，最后辦理工作終結手續。

5 結語

變壓器本體與有載分接開關切換油室一旦互通，將導致變壓器本體油質受到污染，嚴重影響變壓器內絕緣性能，威脅變壓器的安全運行。造成內滲缺陷的原因有多個方面，例如分接開關生產廠家制造不良，變壓器生產廠家組裝不當，現場安裝維護不規范等。此外，采用的密封墊材質不佳也是導致滲油的常見原因之一。變壓器有載分接開關內滲的原因不一，在生產實際中必須借助科學有效的方法作出正確判斷，以盡快消除故障。