特高压换流变压器冷却器阀门故障检修

王 斌，盖海龙，盛 祯，赵学贤

(1.国网山东省电力公司检修公司，山东 济南 250118;2.水发规划设计有限公司，山东 济南 250100)

0 引言

换流变压器是超(特)高压直流输电系统中重要的设备之一，与电力系统的安全稳定有密切关系。换流变压器冷却器阀门是指安装在换流变压器绝缘油冷却器管路系统上的阀门，主要分为球阀和蝶阀两种。换流变压器冷却器阀门故障异常关闭，将导致绝缘油冷却回路不畅，进而导致换流变压器异常温升，严重时将导致变压器温升故障。因换流变压器冷却器阀门内部故障隐蔽，通过外部检查很难发现。目前，国内关于特高压换流变压器冷却器阀门故障诊断、检修的案例及论述相对缺乏。针对两起具体的冷却器阀门故障，提出了实用的诊断及检修策略和方法，以期对该领域的发展起到积极作用。

1 案例一

1.1 故障情况

2011-04-11，检修试验人员对±660 kV JD换流站011B换流变压器B相进行红外测温发现，该换流变在顶层油温为48 ℃时，上部一根与冷却器相连的油管路温度为仅为22.2 ℃，而相同功能的另一根管路温度为44.9 ℃。

换流变器身与冷却器之间通过4根管路相连，其中，上部两根管路油流方向由换流变压器器身流向冷却器，下部两根管路油流方向由冷却器流回换流变压器器身。

1.2 故障原因

经分析，故障管路阀门手柄指示方向与阀门实际位置不一致，造成管道油路不畅，降低了换流变冷却能力，导致该台换流变油温、绕温较相同组别其他相换流变高2～5 ℃。

1.3 故障处理

首先对换流变压器器身内部排油至油位位低于异常管路，停止排油，拆除异常管路。拆除异常管路后发现：阀门阀芯实际位置与阀门手柄指示位置不一致，用于固定阀芯与阀门轴的三颗螺丝全部断裂，散落在管路中。经过分析判断，造成该现象的主要原因是由于阀门阀芯与换流变箱体凹槽内部的橡胶垫圈咬合过紧，在开启阀门时螺丝断裂，造成阀门阀芯与阀门阀柄完全脱扣，致使阀门手柄无法带动阀门阀芯同时转动，导致虽指示该阀门为开启状态，但阀门阀芯的实际位置处于关闭状态。现场更换阀门并反复对阀门进行开闭试验正常后，回装管路，对本体进行抽真空、注油、静置及试验等工序后投运，对管路进行红外测温数据正常。

2 案例二

2.1 故障情况

±800 kV广固换流站极Ⅱ高换流变增加排油系统后，于2019-11-21T07:00解锁投运，17时广固站功率升至3 500 MW(四阀组运行)，11月22日8时，极Ⅱ高YD-B相换流变油温比极Ⅱ高其他相换流变平均高约25 ℃。

该换流变于2017年12月投运，增加排油系统前运行正常。2019年排油改造后验收时发现以下几点问题。

(1) 该换流变每次启动到第4组冷却器，后台显示全部冷却器退出，对现场冷却器失去控制，无法下达任何命令，实际现场冷却器还在转。

(2) 有时还会出现刚投到第3组冷却器，然后第一组冷却器就在后台显示频繁投退，实际上现场还在转，对一次设备外观检查未发现异常。

(3) 当时厂家怀疑PLC逻辑异常，将该问题作为遗留缺陷待后期处理。

2.2 检查试验情况

发现油温异常后，现场人员对极Ⅱ高YD-B相换流变进行了初步检查，电气控制回路正常，怀疑冷却器主油回路油流不畅(YD-B相上部主油管路蝶阀在增加消防排油系统过程中曾有过操作)。

11月22日19时，将极Ⅱ高YD-B相换流变消防排油系统隔离，观察本体油温变化，以排除消防排油系统影响。

11月22日21时，极Ⅱ高换流变功率500 MW，极Ⅱ高YD-B相换流变油温55 ℃，运维人员密切监视该换流变本体油温，以采取进一步措施。

11月23日03:30—04:00，现场人员对极Ⅱ高YD-A，YD-B，YD-C相换流变冷却器下部主油管路流量进行测量，具体数据如表1所示。

表1 流量测量数据汇总

初步确定YD-B相散热器主油管路蝶阀内部未完全开启，导致本体变压器油无法顺畅冷却循环，随后对极Ⅱ高换流变进行停电。

11月24—26日，确定好了排油处理方案，并做好了人员、机具和物资的准备工作；11月27日对极Ⅱ高YD-B相换流变进行排油检查，发现虽蝶阀外部手柄指示开启，蝶阀内部挡板实际处于关闭状态。拆卸挡板与主轴间连接螺丝，发现三颗螺丝(螺丝为强度10.8/直径6mm的不锈钢螺丝)均已断裂。

2.3 原因分析

换流变冷却器上部汇流管蝶阀不能正常开启，导致该变压器油流不能顺畅冷却循环，致使换流变本体油异常温升。经过排油改造后换流变验收时发现的冷却器油流继电器指示异常情况与上部主汇流管蝶阀不能正常开启相吻合(此时的热油循环主要依靠阀侧套管升高座冷却管路进行，该管路最大流量为15m3/h)。上部汇流管蝶阀不能正常开启导致了当多组冷却器投运时，油流不足以维持油流继电器开启。

2.4 故障检修处理

11月28—29日，对极Ⅱ高YD-B相换流变冷却装置上部汇流管蝶阀挡板及主轴进行更换，并对阀门进行反复开闭试验正常后，回装管路。随后对该换流变进行阀侧套管放油、本体连同套管升高座及阀侧套管抽真空、真空注油、热油循环、油样试验(介损、耐压、微水、含气量、色谱、颗粒度)、静置排气、常规绝缘试验、局放试验、验收及送电前检查，并于12月14日送电，具体检修工艺流程如表2所示。

表2 广固站极Ⅱ高换流变YD-B相油温高故障检修工序

3 预防措施

上述两起换流变油异常温升均为冷却器管路阀门异常导致，为防止此类故障再次发生，提出以下预防措施。

(1) 新站验收、变压器大修后，需加强对变压器冷却器管路阀门的状态检查，对冷却器分组递增开启测试，通过检查各油流继电器表计、后台及PLC逻辑是否指示正确，借助超声流量计等表计，检测阀门是否正常开启。

(2) 增加变压器冷却器蝶阀手柄限位装置，防止阀门越限开启，导致阀门挡板与主轴间螺丝折断。

(3) 变压器投运后，需及时用红外测温等手段，检测变压器本体油温是否异常，检测阀门两侧温度是否一致，进而验证阀门的开启状态是否良好。

4 结束语

变压器冷却器管路阀门故障属于变压器较严重故障，尤其在夏季高负荷期间，此类故障易造成换流变压器异常温升，严重影响超(特)高压直流输电系统的安全稳定运行。针对这两起换流变压器冷却器管路阀门故障分析检修案例，从故障诊断、故障预防、运行检测等方面总结并提出相应技术措施，为超(特)高压变电站实施反事故技术措施提供了相关借鉴，也为超(特)高压变压器冷却器管路阀门故障诊断分析及检修提供了经验。