0 引言

特高压是指±800 kV及以上的直流电和1000 kV及以上交流电的电压等级^[1-4]。1000 kV并联电抗器是特高压交流输电工程中的核心设备，属于输变电领域国家重大技术装备。1000 kV特高压并联电抗器（以下简称高抗）是连接在特高压输电线路首末端和大地之间的电气设备，主要任务是补偿无功功率。高抗可以减小轻载线路中电容效应引起的线路末端电压升高和操作过电压，提高线路功率因数，加速潜供电流的熄灭，增加系统稳定性和线路输电能力^[5-7]。本文针对一起1000 kV特高压并联电抗器联管漏油故障展开分析并提出相应改进措施。

1 设备及故障概况

本文中1000 kV特高压并联电抗器型号为BKDF-240000/1000，额定容量240 Mvar，额定电流377.8 A，采用自然油循环风冷冷却方式。运维人员巡视时发现高抗底部有大量油剂，停电检查为连接油枕与本体的直径为80 mm的联管（I以下简称联管I）与连接联管I和高压套管升高座的直径为25 mm的联管II（以下简称联管II）焊接部位开裂（见图 1），在裂缝处形成油流喷射而出。

2 理化检验

为确保焊缝的完好性，同时便于后续检查工作开展，采用去漆剂去除故障部位油漆。

2.1 外观检查

检查联管外壁，焊缝融合线处有约30 mm的裂纹，处于焊缝热影响区范围内，焊缝表面无砂眼和气孔，外表不存在夹渣现象（见图 2）。

检查联管内壁，放大后发现内壁表面有裂纹，长度约34 mm，裂纹形状较为规整，处于焊缝热影响区范围。内部开孔为气割开孔后打磨，无毛刺、焊瘤、砂眼、气孔等缺陷（见图 3）。

用游标卡尺测量联管壁厚度约为4.1 mm，符合设计图纸要求。

2.2 联管检测

对焊缝和母材材料进行检测，各化学成分质量分数见表 1，强度试验结果见表 2。由表 1和表 2可知，高抗联管和焊材材质符合JB 4708—2000《钢制压力容器焊接工艺评定》要求^[8]。

2.3 强度计算受力分析

高抗注油前内部真空，联管承受外部1个大气压，即0.101 3 MPa（工况1）；高抗投入运行时，线圈电流引起高抗振动，联管承受应力（工况2）^[9-13]，两种工况下联管承受应力均较大。为分析特高压电抗器联管的设计强度是否满足要求，分别分析工况1和工况2下的管路强度^[14-18]。计算采用NX（UG NX软件，特指UGS公司发布的交互式CAD软件系统）建模，导入ANSYS软件进行处理（忽略对管路强度影响不大的部件，如套管、散热系统等），高抗本体油箱模型见图 4。

图 5为工况1时油箱变形云图和联管应力云图。由图 5（a）可知，油箱的最大变形量约为16 mm，位于散热器侧箱壁中部位置。由图 5（b）可知，管路的最大应力约为57 MPa，位于管路与法兰焊接处。

图 6为工况2时箱盖变形云图和联管应力云图。由图 6（a）可知，箱盖最大变形量约为75 μm，达到了最大振动幅值，与电抗器振动测试最大值一致。由图 6（b）可知，管路的最大应力约为13 MPa，位于法兰与管路焊接处。

由表 2可知，两种工况下材料变形强度均远小于其屈服强度，有足够的安全裕度，因此不会导致管路发生塑性变形或者破坏。

3 原因分析

通过联管的强度分析以及对焊缝处外观检查、化学成分和强度检测分析，说明高抗联管材质、焊材、设计结构强度均符合要求。

综上分析，由于操作人员在厂内焊接作业过程中未按焊接工艺要求操作，焊接电流过大或焊接过快，造成焊接线能量较大，而焊缝在冷却收缩时，因焊接应力的存在，导致焊缝根部出现裂纹。开裂位置始于焊缝根部，整体处于焊缝熔合线上，在设备投运后，振动作用引起内部缺陷扩大，最终导致焊接部位开裂漏油。

4 结论及建议

本次1000 kV特高压并联电抗器联管漏油主要原因是未按照焊接工艺要求操作，焊接部分出现裂纹，设备投运后，裂纹扩展导致开裂，造成1000 kV特高压电网线路停运，严重影响了特高压设备的安全稳定运行。

针对上述原因，建议改进高抗联管配装工艺，减少配装过程的应力。在产品配装电焊完成后，拆除所有的点焊三通管路处的进度螺栓，进行二次预装，并确认螺栓在不借用工具的情况下能顺利安装。若不满足要求，再次进行调整，直至符合要求，以消除安装应力。