油浸式电流互感器渗油缺陷的原因分析及处理

油浸式电流互感器渗油缺陷的原因分析及处理
摘要：目前，变电站内油浸式电流互感器渗油缺陷比较常见，直接影响电网安全运行。

本文主要介绍了某供电公司220kV变电站内油浸式电流互感器渗油缺陷的原因分析，根据分析结果，对油浸式电流互感器的周期检修提出了具体的检修方案。

关键词：油浸式电流互感器渗油处理
Abstract: At present, permeability defects of oil-immersed current transformers in the substation are common, directly affecting the safe operation of power grids. This paper analyzes the causes ofpermeability defects of oil-immersed current transformers in the 220kV substation of a power supply company, and puts forward the specific repair program for its periodic maintenance based on the analysis results.
Key words: oil-immersed current transformer; permeability; processing
1.缺陷简述
2011年12月，在220kV变电站巡视中，检修人员发现型号为LWCB-220W 的一只C相电流互感器的二次出线端接线盒处渗油，连续5个月监视膨胀器油位变化和记录渗油速度（见图1、图2）。

图1膨胀器油位变化图2渗油速度变化
随着温度的升高，密封垫和油介质热胀冷缩，膨胀器油位下降速度趋于平缓，并未达到警戒线以下，从而保证电流互感器的绝缘不被击穿，为计划停电检修提供了宝贵的时间。

2.原因分析
2.1设备概况
某供电公司220kV变电站内的LWCB-220W型油浸式电流互感器为湖南醴陵电瓷厂生产，1998年12月投运，设备已运行14年。

站内同批次、同型号的12组油浸式电流互感器，
根据检修周期，每4-5年执行一次大修。

在前两次检修周期中，经常渗漏油的部位渗漏情况如表1所示。

表1前两次检修周期渗漏油的部位渗漏情况
2.2可能原因分析
根据前两次检修周期中常见渗漏油部位渗漏油的原因分析和检修方案，总结出以下常见渗漏油的原因。

2.2.1普遍性原因
2.2.1.1电流互感器内部故障产生高温，螺赶因膨胀拉伸而松弛，发生渗油；
2.2.1.2电流互感器密封垫老化而引起渗油。

2.2.2特殊性原因
2.2.2.1一次接线板与瓷套连接处承受导线自身的重力和大风天气线摆时的拉力，使密封垫受力不均匀，导致密封失效渗油。

2.2.2.2二次接线螺杆与绝缘板连接处因二次保护试验接线，控制不好松紧力矩而使螺杆松动，引起渗油。

存在渗油缺陷的C相电流互感器，上次的检修时间是2008年8月，根据检修记录并没有更换二次接线螺杆和接线板的内外密封垫，由此推断此次渗油缺陷的原因极有可能是已工作14年的密封垫老化密封失效而引起的渗油。

3.缺陷处理
2012年5月，检修人员对渗油的C相电流互感器进行第三次周期检修，发现渗油的电流互感器的1K1、2K2、3K3二次接线螺杆松动，接线板上18组内外算盘珠密封垫不同程度的严重老化龟裂，失去弹性，引起渗油，如图3、图4所示。

二次接线螺杆与接线板的新旧算盘珠密封垫片参数对比如表2所示。

图3松动螺栓1K1—3K3 图4内外老化龟裂密封垫
表2二次接线螺杆与接线板的新旧算盘珠密封垫片参数
渗油部位的算盘珠密封垫所采用的丁晴橡胶已严重老化，压缩率和回弹率远小于新密封垫，根据密封垫厂家提供的试验数据，已不能保证良好的密封性，由此检修人员更换存在渗油缺陷的C相电流互感器渗油部位的密封垫和其他密封连接处的全部密封垫。

同时，根据前两次检修周期中密封垫更换的具体内容，对剩下的7组电流互感器的全部密封连接处的密封垫进行更换。

4.分析思考及建议
4.1一次接线板与瓷套连接处密封垫加速老化的受力分析及思考
一方面，一次接线板与瓷套连接处的密封垫暴露在空气中，其老化速度直接受到氧、臭氧、光照、温度、水分的影响从而加速了其老化速度。

另一方面，连接处的密封垫受力极不均匀，一次导线因为自身重力，对一次接线板连接处提供一个斜向下的作用力，在水平方向表现为对一次接线柱的拉力，在垂直方向上表现为对一次接线板的压力，一次接线螺栓的紧固力为。

在拉力的作用下，减小了密封垫的预紧力，使密封垫的可靠性下降，尤其在大风天气时的线摆，加大了拉力的作用。

在压力的作用下，一次接线柱的接线板向下弯曲变形，对密封垫下部造成附加压力，致使密封垫受力不均匀，长期易造成渗油。

如图5所示。

图5一次接线柱密封垫连接和主要受力示意图
4.2二次接线柱与接线板连接处螺栓紧固力矩的计算分析及思考
本次渗油缺陷由螺栓松动引起，因此有必要对二次接线柱与接线板连接处螺栓的紧固力矩计算分析，从而量化检修人员紧固螺栓的力矩，避免因紧固力矩大小不当引起的螺栓松动，从而有效地保证密封性。

4.2.1螺栓紧固密封垫受力分析
预紧状态下需要的最小螺栓总荷载：
操作状态下需要的最小垫片压紧力：
操作状态下内压力引起的螺栓总轴向力：
操作状态下需要的最小螺栓总荷载：
式中—垫片压紧力作用中心圆直径，mm；
b—垫片有效密封宽度；mm
P—介质压力,MPa；
m—垫片系数；
y—垫片比压力MPa。

4.2.2确定每个螺栓紧固力矩T
单个螺栓实际面积：
螺栓设计总荷载：
每个螺栓所需的紧固力矩单
式中—预紧和操纵状态下需要的最小螺栓总面积中的最大值，；
K—扭矩系数，建议将k值取为0.13;
—外螺栓小径，mm；
—螺矩，mm；
—螺栓公称直径，mm。

上述对密封垫紧固螺栓预紧力矩的分析计算，使检修人员通过使用力矩扳手来控制力矩，第一个螺帽起紧固和密封作用，为防止避免保护接线导致螺杆松动，紧固力矩在计算值的基础上上调10%，并核算螺栓强度，使其小于螺栓的允许应力。

第二个螺帽起压紧二次接线头的作用，根据螺栓规格、材料和强度等级确定紧固力矩，从而调整其紧固力矩，使其略小于计算值。

第三个螺帽起防止第二个螺帽松动的作用，使其紧固力矩达到其预紧力矩即可，其值小于第二个螺帽的紧固力矩。

简而言之，也就是使三个螺帽从里到外依次减小，从而有效避免二次接线时螺栓松动的问题。

如下示意图6所示。

图6二次接线螺杆与接线板示意图
4.3法兰连接处的渗油缺陷分析思考
4.3.1膨胀器法兰和瓷套连接处
根据三次检修周期的内容，此处渗油缺陷的原因主要由安装工艺引起，例如在安装过程中密封垫上有杂质，产生密封垫印痕，在下次拆装后，容易发生
渗油。

在安装过程中如果紧固螺栓力矩不相同，也容易造成密封垫受力不均匀从而引起渗油。

4.3.2瓷套与油箱法兰连接处
鉴于前两次检修周期中并未发现此处连接渗油，第三次检修周期中此处连接处出现渗油的一只油浸式电流互感器，连接处的密封垫除了在垂直方向上承受瓷套较大的重力，还要在水平方向上承受介质压力，丁晴橡胶的密封垫在较大的介质压力作用下，介质会通过材料内部的孔隙渗透出来，这种现象为渗透泄露，有别于前面的界面泄露。

4.3.3油箱法兰与二次绝缘板连接处
此连接处的密封垫较瓷套与油箱法兰连接处密封垫除了承受较大介质压力，容易发生渗透泄露外，还暴露在空气中，密封垫老化速度较快，容易发生界面泄露。

4.4 检修周期中关于油浸式电流互感器五个连接处密封垫具体检修内容的建议
对于油浸式电流互感器五个密封连接处的紧固螺栓可按上述计算方法，从而量化密封连接处的螺栓紧固力矩，使同一连接处密封垫的紧固螺栓拧紧力矩相同，密封垫受力均匀。

通过这种方法，经过实践总结，把拧紧螺栓力矩，补充到油浸式电流互感器检修规程中，使之成为检修标准。

根据油浸式电流互感器常见渗漏油的五个部位密封垫的具体结构和设计特点，结合本文关于渗油缺陷的原因分析及处理，对型号为LWCB-220W的油浸式互感器渗漏油的五个部位的密封垫的更换，在检修周期中提出了具体的更换周期，如表4所示。

表4油浸式电流互感器常见渗漏油部位密封垫工作条件和更换周期
检修人员可以根据引起丁晴橡胶老化的因素如氧、臭氧、温度、光照、机械应力、水分等因素的多少和强弱，结合油浸式电流互感器常见渗漏油的五个部位密封垫的具体结构和设计特点，判断其更换周期，从而避免渗漏油缺陷的发生，保证设备的稳定运行。

5.结束语
油浸式电流互感器的渗油缺陷比较常见，本文不仅系统地分析了常见渗
漏油部位的渗漏原因，而且量化检修人员密封连接处的螺栓紧固力矩，并根据密封垫老化因素提出了周期检修密封垫更换的具体周期。

参考文献
李新华，刘战歌，唐书华. 法兰用密封垫片实用手册. 北京：中国标准出版社，2005
杨可桢，程光蕴. 机械设计基础. 北京：高等教育出版社. 2006
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。