电力变压器渗漏油原因分析及预防措施

电工电气 (2020 No.3)
电力变压器渗漏油原因分析及预防措施
庄飞，李新文，张全友
(正泰电气股份有限公司, 上海 201614)
变压器渗漏油不仅影响其外观质量，而且使变压器内部与室外大气之间形成通道，随着油温变化的呼吸作用，使空气、水分、粉尘等进入变压器，降低变压器油的绝缘强度，加速其氧化，威胁变压器的安全运行。

1 变压器渗漏油原因分析
根据变压器渗漏油发生的部位，主要分为焊缝渗漏、密封面渗漏、变压器组部件渗漏等三大类，造成渗漏油的原因很多，主要因素为生产过程中控制不当形成的缺陷及外购组部件质量不良，其次设计、工艺、质量检验、现场安装等因素也有影响。

1.1 焊缝渗漏油原因分析
1.1.1 焊接区表面锈迹、油迹影响
变压器油箱制作使用的钢板、型材等由于长时间放置表面存在大量的锈迹，法兰等部件机械加工过程中表面会存在少量的油迹，焊接过程中若焊接区表面的锈迹、油迹未彻底清理，铁锈中的结晶水、油污中的碳氢化合物会在电弧高温下分解出氢气，造成焊缝产生氢气孔，导致焊缝渗漏油。

1.1.2 焊接生产过程控制不当
变压器油箱焊接属于特殊工序，生产过程需对人、机、料、法、环五个环节严格控制，任意一个环节控制不当，极易产生焊接缺陷，造成渗漏油。

焊接生产过程中，所有焊接方法、焊接材料、焊接工艺参数等必须经过焊接工艺评定合格后而确定的，所有焊接人员需经过考核合格后方可上岗操作；不同牌号钢板存放需做好标识，以免混淆；焊条等使用前需要按工艺要求进行烘干，并使用保温桶保温；焊接设备需定期维护，电压表、电流表、流量计等需定期校验；夏季使用风扇时避免风向正对电弧使其产生焊接气孔，冬季室温低于-5℃时，焊接前应对母材进行预热，焊后进行保温处理，防止产生焊接裂纹。

1.1.3 油箱检漏及补焊方法不当
大型电力变压器油箱检漏普遍使用整体气压密封试验，在油箱中充规定压力的压缩空气，然后将试漏液喷涂在焊缝表面，再逐条焊缝观察是否产生气泡，此过程中若油箱密封不严将无法保持压力，焊缝表面的药皮、飞溅物等清理不彻底将影响焊缝渗漏点的检出率。

变压器油箱角焊缝一般不要求焊透，当焊缝存在贯穿性缺陷时气压试漏才能发现，对于路径较长的缺陷试漏液喷涂后不会马上出现气泡，需要等待几分钟甚至更长，因此整体气压密封试验需要足够长的保压时间才能保证焊缝渗漏检出率。

对焊缝渗漏点进行补焊时，若油箱中存在压力且未对缺陷处进行气刨打磨处理，极易造成虚焊，变压器运行后该处会再次出现渗漏。

1.2 密封面渗漏油原因分析
1.2.1 密封槽结构设计不当
变压器一般采用带槽法兰与平法兰螺栓连接的密封结构，通过对密封件的压缩使之产生弹性变形，从而对上下密封面形成接触压力实现密封，其接触压力过小密封性能差，接触压力过大密封件会过早失去弹性导致密封失效，因此变压器密封结构设计时，密封件的压缩率选择和密封槽截面积与密封件截面积的比例关系设计尤为重要，并要在设计时充分考虑升高座等大直径法兰的焊接角变形问题，从设计源头保证变压器的密封性能。

1.2.2 密封槽加工及表面处理不当
密封槽加工过程中除保证槽深、槽宽的加工精度外，对槽口倒圆角必须严格按照图纸要求进行加工，过大的圆角容易造成密封件压缩时挤出密封槽，过小的圆角容易造成密封件压缩时被割伤。

变压器油箱在喷砂过程中，若对密封面防护不到位，密封面机械加工的表面粗糙度将会被破坏，表面的凹凸不平会形成渗漏油通道；密封面油漆处理时若漆膜厚度过厚或漆膜没有实干，变压器运行后，过厚的漆膜会造成其表面龟裂，没有实干的漆
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膜会因挤压造成表面凹凸不平，最终形成渗漏油通道，具体见图1。

1.2.3 密封件装配不当
密封件装配过程中，为防止密封件在密封槽内出现位移，局部使用胶水固定密封件，但当变压器抽真空时，密封件将从密封槽外侧向内侧移动，变压器运行时因油温变化存在呼吸作用，密封件将在密封槽内来回脉动，此时密封件局部因使用胶水固定导致无法位移，造成该区域密封件存在拉伸甚至撕裂，导致密封面出现渗漏油，具体见图2。

1.2.4 密封件尺寸不当
变压器行业内密封件尺寸一般参照GB/T 3672.1—2002《橡胶制品的公差 第1部分：尺寸公差》进行检查，该标准对大于160mm 的模压橡胶制品，尺寸偏差为±0.8%，110kV 及以上电压等级升高座、油枕等密封件周长一般达到2000mm 以上，极限偏差为±16mm，若为极限正偏差，密封件装配时很难放入密封槽内，存在局部挤压，受压时易造成局部破损导致渗漏油；若为极限负偏差，密封件装配时为放入密封槽内会存在拉伸，造成密封件直径变小，导致其压缩率不够出现渗漏油现象。

1.2.5 密封件使用环境不当
变压器常用密封件材料为丁腈橡胶和丙烯酸酯橡胶，这两种橡胶脆性温度为-30℃，当变压器使用在新疆、内蒙古等高寒地区时，在冬季安装及停电检修时由于室外温度低于其脆性温度，该段时间内低温可使橡胶失去弹性而造成密封面处接触压力急剧减小，导致出现渗漏油现象。

1.3 变压器组部件渗漏油原因分析1.3.1 变压器组部件自身质量问题
变压器组部件渗漏油以套管、散热器占多数，套管渗漏油主要有两方面，一是套管瓷套与金属安装法兰粘合处，因瓷釉粘合剂与金属膨胀系数不同导致粘合处产生裂纹或位移出现渗漏，另一方面是套管将军帽处因密封不严导致渗漏油；散热器出现渗漏主要是波翅、管接头焊接处等出现气孔、夹渣、
开裂等焊接缺陷而导致的渗漏油。

1.3.2 现场安装质量不良
大型电力变压器需要拆卸运输，现场安装套管、散热器、储油柜、联管、阀门等部件时若密封面异物擦拭处理、密封件更换、螺栓紧固等处理不当，极易出现渗漏油。

1.3.3 整体密封试验考核不到位
变压器密封试验时，若有部件未装配，因油温变化导致考核压力降低及变压器表面存在油污等情况时，焊缝及密封面渗漏检出率将会下降，留下渗漏隐患。

2 渗漏油预防措施
2.1 焊缝渗漏油解决措施
2.1.1 加强焊接过程控制
应严格按照焊接工艺规程进行作业，其中对于焊接区表面锈迹、油污的清理，工件气割质量及对装间隙，焊条的烘干与保温，低磁钢板与低碳钢板的区分标识等几个环节尤为重要。

另外由于变压器油箱角焊缝不焊透且焊缝较长，为提高贯穿性焊缝渗漏检出率，需分别在箱沿与箱壁角焊缝四周、箱盖与箱壁角焊缝四周、箱沿拼接焊缝两侧开豁口并封焊，将油箱长焊缝分隔成独立的每个小段，防止焊缝渗漏通道相互贯通。

焊缝试漏发现漏点后，补焊前应对试漏压力进行泄压处理，并对渗漏处进行切割打磨处理后再进行补焊，防止出现虚焊。

2.1.2 焊缝试漏方法改进
变压器油箱试漏一般采用整体气压密封试漏，对于对接焊缝因贯穿性缺陷路径较短，气压试漏较容易发现漏点，而角焊缝贯穿性缺陷路径有长有短，对于路径长的缺陷不会马上发现，需要几分钟甚至更长时间，因此整体气压密封试验保压时间应不少于4
h。

为提高角焊缝渗漏检出率，建议增加单
图1 密封面表面漆膜凹凸不平图2 密封件使用胶水后局部撕裂
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条焊缝气密试验，在角焊缝每隔500mm左右焊接一个气嘴，然后充0.4～0.5MPa的压缩空气，该方法大大提高了试漏压力且可以检测内外侧焊缝缺陷，试漏效率及检出率大幅度提升。

另外对于箱沿拼接焊缝、箱壁拼接焊缝、小直径环焊缝等有条件的可以采用表面渗透检测、超声波检测、X光射线检测等无损检测手段提高焊缝缺陷检出率。

2.1.3 焊接结构改进
变压器箱壁尽量采用纵向拼接，同时拼接焊缝与板式加强筋交叉处应开工艺孔，槽式加强铁避免覆盖在拼接处形成隐蔽焊缝，箱底原则上不允许进行拼接。

焊缝设计时应尽量使其均匀布置，焊缝之间不得小于50mm，应避免交叉焊缝存在，进一步降低焊接应力。

规范焊接操作最小作业空间，尽可能减少不易焊接部位，保证焊接质量。

2.1.4 焊接变形控制
升高座的焊接变形直接影响变压器的密封性能，其主要为法兰焊接后的角变形及法兰圆度变形，在升高座对装过程中采用法兰反变形及内部支撑等方法，焊接过程中将法兰与平台或变位机刚性固定及升高座“背靠背”螺栓固定等措施，可以有效防止升高座焊接变形。

对于重点产品有条件的可以采用先焊接法兰，后镗铣床整体加工密封面的手段彻底解决焊接变形问题。

2.2 密封面渗漏油解决措施
2.2.1 密封槽结构改进
变压器一般使用O型或矩形橡胶件进行密封，其压缩量一般控制在30%～35%，结构槽的截面积是橡胶件截面积的1.05～1.08倍，但结构设计时需充分考虑到升高座等大直径法兰焊接变形及装配间隙对压缩率及填充率的影响，根据实际数据的统计分析后确定合适的密封槽宽度及深度，使其装配后密封件既不存在过压也不存在欠压的现象发生。

2.2.2 工序流转过程中密封面防护
法兰按照图纸尺寸加工完成后，应对密封面进行防锈、防磕碰保护，焊接过程中可采用环形薄板固定在密封面，防止磕碰及焊接飞溅造成密封面损伤；油箱喷砂过程中，应在法兰密封槽内镶嵌矩形密封件，平法兰密封面采用2mm薄板进行防护，防止喷砂钢丸损坏密封面表面粗糙度；法兰密封面应单独进行表面油漆处理，漆膜厚度控制在40～60μm即可，有条件的可以对密封面进行分色处理。

2.2.3 密封件装配方法改进
密封件装配前需对密封面进行擦拭检查，确保其表面无凹凸异物及灰尘等；装配过程中禁止使用胶水固定密封件，对于垂直及倾斜的法兰安装密封件时，为防止密封件掉落，在密封槽内涂抹耐高温凡士林，使密封件能粘附在密封槽内，便于安装；螺栓紧固时需对称紧固，必要时进行预紧固，并按工艺要求控制上下法兰装配间隙。

2.2.4 密封件检验方法改进
密封件尺寸可与供应商协商适宜的偏差标准，建议制作密封件尺寸检验工装，将所有密封槽规格从小到大车制在铁法兰盘上，检验时直接将密封件放置于对应的密封槽内即可，保证所有密封件安装过程中不存在局部挤压或拉伸现象。

有条件的建议每半年抽检密封件进行热空气压缩永久变形试验、密封件浸变压器油压缩永久变形试验、密封件与变压器油相容性试验、低温脆性试验等型式试验。

2.2.5 不同环境密封材料选型
针对变压器运行地区温度环境制定相应的密封件材质选用指南，一般丁腈橡胶适用环境温度-25～105℃，丙烯酸酯橡胶适用环境温度-25～180℃，氟橡胶适用环境温度-10～250℃，氟硅橡胶适用环境温度-50～200℃。

2.3 变压器组部件渗漏油解决措施
2.3.1 加强组部件质量抽查
针对散热器、储油柜、阀门、套管等经常出现渗漏的组部件，应在来料检验或变压器整体密封检验过程中加大检查力度，有条件的可以对部分组部件单独进行密封试验，对检查出现的渗漏应反馈给相应的供应商，督促其进行原因分析，制定整改及防止再发生措施，形成闭环管理。

2.3.2 整体密封试验方法改进
变压器整体密封试验时，应尽可能将所有部件装配齐全，并将表面油污清理干净后再进行密封试验，试验压力应保证变压器本体及有载开关均被考核，且24h内施压压力恒定，然后对所有密封面及焊缝进行渗漏检查，疑似渗漏位置可以使用活性白土辅助进行确认，提高渗漏检查准确性；有条件的可以进行55～65℃的热油循环密封试验，模拟变压器运行工况，密封考核更严格。

变压器拆卸后，应再次按照整体密封试验要求对运输本体进行密封试验。

收稿日期：2019-11-26
电力变压器渗漏油原因分析及预防措施。