水电站主变冷却器常见故障成因及处理

李 超，杜 巍

(国家能源集团大渡河检修安装有限公司，四川 乐山 614900)

1 概 述

主变冷却器作为变压器内部铁芯、线圈散热的重要设备，潜油泵将变压器热油运送至冷却器内部与冷却水实现冷热交换，达到给油温降温的作用，实现变压器运行在正常温度范围内。

冷却器作为变压器热交换器，有效保障着变压器的安全运行，在出现故障时如不及时处理，轻则主变降低负荷运行，重则导致主变烧毁停运。强油水冷方式的冷却器在严重时导致冷却水进入变压器内部，出现油水混合，可能会导致变压器大修，同时还会产生其他多方面的影响与危害。

1)冷却器对主变的安全稳定运行起着至关重要的作用，其作为主变运行时的重要保障，在发生故障时，如不及时退出运行，将会直接引起主变的停运，间接导致机组的非计划停机，对电网系统供电侧影响巨大，用电企业也会受到影响[1]。

2)冷却器一直处理异常状态，降低了设备可靠性，缩短了使用寿命。

3)冷却器带“病”运行，对人身及设备都可能造成危害。

4)冷却器的不正常运行状态，将会造成修理费用攀升。

主变压器常用的两种方式油浸风冷和强油循环水冷。本文主要讲述强迫油循环水冷方式冷却器故障。冷却器故障主要分为外部故障和内部故障。外部故障主要是油或水的渗漏，而内部故障主要有油温升高、异响和渗漏控制器报警。本文重点对主变冷却器出现渗漏控制器报警，对冷却器在现场进行检查，并完成处理恢复，确保变压器及时恢复运行。

2 主变冷却器故障成因分析

瀑布沟电站冷却器为双管束冷却器，其常见故障分为外部故障和内部故障[2]。外部故障有外部油渗漏和外部水渗漏；内部故障有油温升高、异响和渗漏控制器报警。我们将结合主变冷却器结构示意图(见图1)对其故障及处理进一步的分析介绍。

图1 主变冷却器示意图

2.1 冷却器外部故障及原因分析

冷却器外部故障的油管路渗漏和水管路渗漏相对来说对主变压器的影响较小，处理方式方法也属于常规检修。

1)油管路渗漏。主要指冷却器油管路法兰盘连接部位的渗漏和其本体排气塞的渗漏。其大部分由连接螺栓松动造成，少量因密封损坏出现渗漏。

2)水管路渗漏。主要指冷却器水管路法兰盘连接部位的渗漏、其本体回流水端盖和进出水端盖的渗漏。其多由连接螺栓松动造成，少量因密封损坏出现渗漏。

2.2 冷却器内部故障及原因分析

冷却器内部故障相对来说因素较为复杂，处理过程也比较麻烦。

1)油温升高。主变冷却器因为某种原因导致冷却器热量交换效率下降，使得油温升高[3]。其原因可能阀门、油流、水路等原因引起。

2)异响。大多数异响存在于水管路，其多因前端滤网损坏，杂质进入冷却器内部，贝类、砂石等物质伴随水流的冲击发出异响。另外水路进出水端盖隔水筋密封损坏位移产生水压差，也会出现异响。

3)渗漏控制器报警。双管冷却器对于变压器和冷却水都是一种保护。为探测渗漏，冷却器的渗漏通路和渗漏控制器(一个小收集盒)连在一起。在渗漏控制器内部，一个磁性浮标开关用螺丝。当渗漏控制器内部的磁性浮标开关用螺丝接触有变化，即使出现几立方厘米的渗漏就会报警。一般油管路不易出现渗漏，水管路却会因为多种原因导致其出现渗漏，其主要因为水质不净，贝类、砂石等物质长期对铜管壁冲刷，导致铜管壁损伤出现渗漏。当然，冷却器渗漏控制器也可能存在因冷凝水的原因，出现渗漏报警，影响分析判断，这在后期使用中也出现过。

3 主变冷却器故障处理方法

3.1 冷却器外部故障处理方法

冷却器外部故障油管路渗漏和水管路渗漏在平常运行巡回检查时，通过观察即可发现。一般油管路和水管路在设备长时间运行后，连接部位螺栓会出现松动现象，或在主变停运后，油温冷却后连接部位因热膨冷缩原因出现渗漏，只要密封材料未老化，通过螺栓的紧固，即可以完成处理[4]。如果油路密封老化，就只能停电后，对其更换密封。而水管路的话，在主变空载情况下，短时间即可完成密封更换。外部故障的处理相对容易得多。

3.2 冷却器内部故障处理方法

冷却器内部故障处理较为麻烦，特别是渗漏控制器出现报警，必须停电后进行处理。

1)油温升高处理方法：观察油流水流是否正常，如果油流数据异常，先检查冷却器油路两端阀门是否开启到位，再检查油泵转向确定其油流是否絮乱，最后确定是否是油侧进行排气[5]。如果水流数据异常，先检查冷却器阀门及电动阀是否开启到位，再打开进出水端盖是否存在污垢或对水侧进行排气。

2)异响处理方法：经长时间的运行，瀑布沟电站主变冷却器也多次出现异响情况。我们打开下端进出水端盖，检查发现为其中间隔水水筋密封出现损坏或者移位，导致水路异响，对其进行更密封后，异响消失，暂未出现因其他原因产生的异响。

3)渗漏控制器报警处理方法：检查收集盒液体类型，是油、水或是油水混合。如果是油或油水混合物，需要返厂进行检测修复。如果是水，需要排出冷凝水对渗漏控制器干扰出现报警，在排除该因素后，方可在现场开展下一步检检测处理工作。现场检测处理工作主要通过将冷却器独立出来的，对其进行气密性试验，通过试验查找其故障位置，对出现渗漏的铜管进行封堵后，再次进行气密性试验，即可以完成回装。

4 案例分析

瀑布沟水电站位于大渡河中游，地处四川省西部汉源和甘洛两县交界处，距成都市直线距离约200 km，距重庆市直线距离约360 km，靠近负荷中心。

2016年，投运7年的瀑布沟水电站5号主变压器1号冷却器渗漏控制装置出现报警，检查其收集盒存在少量渗水，并对其他7台冷却器进行了检查，结果发现6号和8号也有水迹，但其未出现报警。将1号冷却器切除运行，6号和8号观察运行，在检修期停电时，联系厂家对3台冷却器现场进行了气密性试验，最终确定1号冷却器水管路存在渗漏现象，对其查找渗漏铜管，进行封堵修复处理，回装运行无异常。其他2台经试验后无异常，判断为冷凝水，完成回装，后期运行同样无异常。

在此，我们以瀑布沟5号主变压器的1号冷却器为例，对其现场检测条件、检测处理过程、回装过程进行重点分步介绍。

4.1 冷却器现场检测条件

为什么要对冷却器现场检测条件进行简单介绍，因为现场在不拆除冷却器的情况下，可以对双管之间的安全通道和水管路进行气密试验，但存在很大风险。为此，必须将冷却器与本体系统独立出来后方可进行检测。

处理过程：

1)关闭主变油枕呼吸器阀门，关闭主变本体及冷却器系统所有阀门，减少油量流动；

2)打开冷却器顶部排气塞进气，开启下端排油阀对冷却器本体进行排油处理；

3)拆除冷却器本体与各管路之间的连接部分即可将冷却器独立出系统，为下面气密性试验创造安全可靠的环境；

4)使用封板将与主变连接的法兰盘封堵，防止变压器油流失。

4.2 冷却器现场检测

将冷却器拆除后，即可使用专用工装对其进行现场检测，因气体泄漏比液体泄漏快，利于快速检测，故试验时均使用氮气。按照泄漏连接处气密性试验、水路系统气密性试验和油路系统气密性试验开展检测工作，并就现场检测结果采取相应的处理方案。

1)泄漏连接处气密性试验。在冷却器拆下后，使用工装通过连接泄漏连接处铜管，对冷却器充0.5 bar(1 bar=0.1 MPa)的氮气保压20 min进行气密性试验。在检测过程中，发现其无法通过气密性试验，并结合收集盒内的液体，初步分析为水路管道存在渗漏。

2)水路系统气密性试验。接下来，使用工装连接冷却器下端进出水端盖，对水管路系统进行整体性气体密封。充1 bar的氮气保压2 h进行气密性试验，结果确认为水管道系统存在渗漏。拆除冷却器上端回流水端盖加装专用封装，拆除冷却器下端进出水端盖，使用插管式专用工装充0.58 Bar气体对其进行逐一排查，几秒钟即可完成1根的检测，最终查找到其中有2根铜管存在渗漏。

使用堵头将2根铜管的上下管口封堵严密后，更换密封后完成回装。在通过气密性试验后，即完成了冷却器的修复处理工作(见图2)。

图2 主变冷却器修复处理图

3)油路系统气密性试验。油管路的气密性试验，在使用封板封闭冷却一侧法兰，使用工装连接另一端法兰，对冷却器充0.5 bar的氮气保压6 h进行气密性试验。

冷却器修复后测试结果如表1。

表1 冷却器检测结果

4.3 冷却器回装

对冷却器完成修复处理后，对其进行回装，恢复冷却器的使用。

1)将冷却器吊至原来位置后，将冷却器本体与各管道进行连接。

2)缓慢开启冷却器排气塞。

3)打开变压器油枕呼吸器阀门。

4)开启瓦斯继电器两端阀门，让变压器本体油压压向冷却器系统。

5)开启冷却器下端油管路阀门，让冷却器本体缓慢充满变压器油。

6)瀑布沟主变为500 kV，需对主变压器及冷却器系统进行静置排气72 h[6]，防止因空气进入变压器内部造成局部放电现象，影响主变安全运行。

5 结 语

强油水冷却器故障情况多样，因素也是多样的，其故障的关键因素主要还是跟水质有关系，水质不净，其中的贝类、砂石等物质长期对铜管壁冲刷，导致铜管壁损伤出现渗漏。通过水质的处理及定期排污，可以减少内部故障发生。而本文中，重点对冷却器内部故障检查及处理进行了详细介绍。特别注意以下几个方面的细节。

1)故障冷却器必须拆除，与变压器油路系统进行隔离，防止因操作不当，导致变压器内部进入空气等。

2)注意油路系统检测和水路系统检测时的测试压力，避免出现因压力过高，导致管壁受损，使得冷却器报废。

3)注意油路系统的防护，防止内部进入杂质，特别是金属屑。

4)油路系统必须用干燥氮气或者变压器油，不得使用水或其他液体替代。