主变压器冷却器油渗漏治理方案

卜繁薇，杜俊生，王福政

（华电国际邹县发电厂，山东　邹城　273522）

·经验交流·

主变压器冷却器油渗漏治理方案

卜繁薇，杜俊生，王福政

（华电国际邹县发电厂，山东邹城273522）

对邹县发电厂三期主变压器冷却器连接短管的连接结构、楔形密封结构进行研究，确认连接短管的密封圈老化，密封失效是短管渗漏油的主要因素。利用不锈钢波纹管的良好可挠性和伸缩性，以及耐温、耐压、耐腐蚀特点，将连接短管更换为不锈钢波纹管，采用新的设计方案，减少渗漏点，保证设备的可靠运行。

主变压器；冷却器；连接短管；油渗漏；不锈钢波纹管

0　引言

邹县电厂三期5、6号机组为600 MW级机组，主变压器为进口变压器（法国梅兰日兰），变压器的电压等级为525/22 kV，容量为750 MVA，连接组别为Y/△-11，由3个250 MVA变压器连接而成，其冷却系统为强迫油导向循环方式，如图1。用潜油泵将油向上送入铁芯中或绕组间的油道中，使其中的热量直接由具有一定流速的冷油带走，而变压器上层的热油用潜油泵抽出，经冷却器冷却后再送入变压器油箱底部，强迫变压器油进行循环冷却［1］。变压器自1996年投产以来一直运行良好，但近年来，冬季多次出现冷却器连接短管楔形密封圈处渗漏油的现象（图2中标红位置）。

图1　变压器冷却系统

图2　冷却器的连接短管油渗漏处

1　变压器冷却器连接短管

1.1连接短管结构

连接短管由带法兰的短管、压圈、密封圈、下法兰、紧固螺栓5部分组成，如图3所示。短管上端仅在法兰处固定，管体下部没有固定，只密封处理，下法兰相对于短管可以旋转。如图4所示。

图3　连接短管部件

图4　安装后的连接短管

此结构的优点一是短管相对于下法兰可以上下移动，对短管长度的加工精度要求不高，便于安装，并且在四季温差较大，金属的膨胀及收缩变形较大的情况下，可以减小连接法兰部位的受力；二是下法兰可旋转活动，在安装过程中下法兰螺栓孔容易与母管的法兰螺栓孔对准，便于连接短管的安装。

1.2楔形密封结构

短管的下法兰内部密封面为斜面，与之相对应，密封圈为楔状，如图5所示。通过紧固螺栓，压紧压圈，使密封圈向下，向内压缩移动，实现对短管的密封，如图6所示。

图5　连接短管的下法兰与　密封圈形状　

图6　下法兰与密封圈　安装后状态

2　油渗漏原因分析

2.1设计结构

变压器本体油箱与散热器为两个相对独立系统。散热器与油箱上的密封法兰配合，通过横向连管等连接件固定在本体油箱之上，二者之间的进出油管道通过变压器专用蝶阀相连通。由于散热器本身及内部变压器油的总重达数千千克，连接法兰、蝶阀承受很大的重量，且不同部位的所受到的力不一致，很可能使连接处密封法兰不平行，各处密封垫受力不均匀，造成两法兰间隙小的地方压缩量较大，间隙大的地方压缩量较小，不易做到均匀压缩，随着密封材质的老化变质，容易渗漏［2］。

短管位于散热器下部，连接母管上部，上下垂直安装，短管各部位所受到的力比较均衡，密封圈在正常安装的情况下，各部位受力也均衡。由于设计结构的原因，密封圈受力不均匀，压缩量不一致不是密封圈渗漏油的主要原因。

2.2紧固螺栓松动

由于变压器本体与冷却器的机械振动（变压器内部硅钢片磁致伸缩引起的铁芯振动，绕组负荷电流漏磁引起的绕组和油箱壁的振动等）频率不一致，其连接部分的振动频率发生不规则变化，变压器长时间运行后，法兰等连接处的螺丝松动，导致渗漏油。检查短管的螺栓紧固没有松动，螺栓松动不是密封圈渗漏油的主要原因。

2.3密封圈老化

变压器上使用的密封件随着使用时间的增加会出现老化变质的问题，极易变硬、破裂。变压器所处区域四季温差较大，夏季气温最高可达40℃以上，而冬季的气温又可降到-10℃以下，受气温影响，短管金属的膨胀及收缩变形较大，尤其在冬季，昼夜温差大，夜间气温低，若短管连接处密封圈垫弹性较低，会导致渗漏油。

主变压器已运行近20年，只是近几年才出现连接短管漏油问题，利用大修期间设备停运机会，对连接短管进行解体，发现密封圈已经变硬，说明密封圈的弹性已减弱，密封失效。密封圈老化是短管渗漏油的主要原因。

2.4密封结构

对短管解体后检查密封面，没有凸凹不平，幅向沟痕，密封结构差不是短管渗漏油的主要原因。

通过以上分析可以的得出，在环境温度变化比较大的情况下，密封圈老化，密封失效是短管渗漏油的主要原因。

3　治理方案

由于短管的密封圈为楔形橡胶密封圈，不是标准部件，若直接更换密封圈购买困难，且加工后的密封圈，不能保证品质上能够满足要求，因此考虑对短管进行换型。

经过考察，不锈钢波纹管具有以下优点：一是具有良好的可挠性及耐温、耐压、耐腐蚀性能，适用于蒸汽、水、油类及各种工业气体等介质输送；二是可以实现法兰连接和焊接；三是不锈钢软管节距之间灵活，有较好的伸缩性。不锈钢波纹管能够实现原来短管的所有功能，因此确定使用不锈钢波纹管来代替原来的连接短管。

3.1设计思路

为了便于安装，上法兰采用不锈钢波纹管与法兰焊接，固定连接方式，下法兰采用活动方式，内径比不锈钢波纹管略大，套在波纹管外部。根据原来的密封结构，密封面采用有密封槽方式，这种方式不仅有利于现场的安装及检修，而且容易控制密封件的压缩量，使渗漏油可能性减小，密封件的使用寿命延长［3-5］。

3.2具体方案

不锈钢波纹管的选择。测量原连接短管的尺寸，选择直径、高度、强度合适的不锈钢波纹管和法兰。

密封垫的选择。选择耐高温、抗氧化能力好，耐油性能良好，硬度适中的优质丁腈橡胶为密封垫材质，法兰连接处为平板无接头密封圈。测量连接短管上、下法兰密封槽的尺寸，设计上、下法兰处密封垫。

图7　新设计的连接短管

规范密封件更换工艺。更换密封件前必须先清除连接面上的尘土和锈迹，将密封件清洗干净后，在密封件两面涂上密封胶，待密封胶干燥一段时间溶剂挥发后，将法兰连接紧固。

提高安装工艺水平，杜绝因安装方法不当造成的渗漏。对法兰接口不平的先校正接口，必须确保接口处平整。安装时密封垫压缩量为其厚度的1/3左右：避免压缩量不足时，在变压器运行温度高，油变稀的情况下渗漏油；压缩量偏大时，密封垫变形严重，会加速密封垫老化，缩短使用寿命。

图8　新更换后的连接短管

4　结语

改造后，主变压器冷却器连接短管未出现渗漏油现象。不锈钢波纹管由于具有弹性，可以伸缩，能够减小法兰处的受力，对密封垫的要求相对降低，同时易于安装，维护方便。此种结构同样适用于瓦斯继电器与变压器本体的连接，具有较好的推广价值。

［1］谢毓城.电力变压器手册（第2版）［M］.北京：机械工业出版社，2014.

［2］王为民，段华炜，姬铁兰.变压器渗漏油故障分析及处理［J］.电工技术，2004（4）：49-51.

［3］陈敢峰.变压器检修［M］.北京：水利电力出版社，2005.

［4］贾淑兰.变压器应用与维修——专业技能入门与精通（第2版）［M］.北京：机械工业出版社，2012.

［5］DL/T 573—2010电力变压器检修导则［S］.

Treatment Schemes of Oil Leakage for Main Transformer Cooler

BU Fanwei，DU Junsheng，WANG Fuzheng
（Zouxian Power Plant，Zoucheng 273522，China）

By studying the structure of connecting short pipe and sealing wedge for the main transformer cooler of the third phase project in Zouxian power plant，it is confirmed that the main factor of oil leakage is the aging of sealing ring.Because of the fact that the stainless steel bellow is flexible and its characteristics of heat resistance，good compression，being anticorrosive，stainless steel bellow has been used as the connecting short pipe.New design scheme is adopted，oil leakage points are reduced and reliable operation of equipment is ensured.

main transformer；cooler；connecting short pipe；oil leakage；stainless steel bellows

TM402

B

1007-9904（2016）01-0059-03

2015-07-29

卜繁薇（1974），女，高级工程师，从事电气检修管理工作；

杜俊生（1970），男，高级技师，从事电气检修管理工作；

王福政（1976），男，高级技师，从事电气检修管理工作。