一起真空泵油及真空表水银倒吸事件的分析及防范措施

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)恒光电力建设有限责任公司 作者:张志芳

  2009 年,某220 kV 变电站进行主变安装作业。在主变抽真空过程中发生了真空泵油以及麦氏真空计中水银倒吸进主变本体的事件。虽然由于事后处理得当,未导致严重后果,借这起事件总结一下在主变安装过程中需要给予充分重视的一些关键点和必要的防范措施。

事件发生情况

  该主变附件安装工作全部完成后,开始对本体连同附件进行真空处理。当主变真空度达到130 Pa后,施工人员根据施工方案进行主变本体检漏试验,即关闭本体上各类阀门后,读出麦氏真空表读数p1,30 min 后读出第二个读数p2,如果p1 - p2 的数值小于50 Pa,即认为主变本体检漏合格。施工人员停下真空泵,关闭真空泵出口阀门。大约20 min 后,发现真空波纹管内有真空泵油,经检查,发现瓦斯内也有微量真空泵油。同时,在检查处理中,发现在连接麦氏真空表的主变本体连接法兰外侧,存在一些细小的水银颗粒。这一情况引起了现场人员的高度重视,并安排进行检查处理。事件的分析

1. 真空泵油倒吸原因分析

  主变抽真空示意图如图1 所示,关闭了真空泵出口处的阀门,未关闭主变本体上用于接真空管的阀门。在事后的检查中还发现,该真空泵组未配备逆止阀。而且,经过现场测试,该真空泵组的出口阀门不能完全关闭。

主变抽真空示意图

  根据不规则容器内液体压强公式

p =ρgh

  其中 p ——液体压强;ρ——液体密度;g ——重力加速度,等于9.8 m/s2;h ——液体面的高度。

  由于变压器真空度为100 Pa 左右,即变压器内外的压差基本接近一个大气压。一个大气压下,水银的液面高差可达到760 mm。查证经验公式,水银的密度为13.595 g/cm3,而当时真空泵中使用的WORLDLY8530 系列真空泵油在20 ℃时的密度为0.882 g/cm3,这样,通过公式

  得知,在变压器内外压差接近一个大气压的情况下,理论上压差可以将密度为0.895 g/cm3 的真空泵油升至10 m 以上,这个高度远超过了变压器本体上阀门接口的位置。由此可见,真空泵组不带逆止阀且出口阀门不能完全封闭,是发生倒吸的直接原因;施工人员未关闭主变本体真空管阀门是发生倒吸的重要原因。

  图2 是真空作业示意图。经过随后的本体及附件检查,发现变压器油倒吸进本体的量还不大,在气体继电器后部就基本没有真空泵油了。分析后,推断整个过程如下(真空泵油流如图2 红色箭线标注所示):由于存在近一个大气压的压差,真空泵油自未完全封闭的真空泵出口阀门,上升至油枕顶部后下落到气囊上,再由气囊与柜壁间隙漏至柜底。由于进出油管口位于主油柜最低处(与至本体的主油管存在约3 mm 高差),绝大部分真空泵油汇集于此管内。少量沿主油管通道前行,经波纹管、瓦斯前蝶阀、气体内浮球及瓦斯后蝶阀阻挡沉积,导致在波纹管、瓦斯继电器底部有少量真空泵油。瓦斯后蝶阀后的主油管内基本无油,说明真空泵油尚未进入主变本体。

真空作业示意图 

2. 水银倒吸原因分析

  在装设麦氏真空表的阀门内部发现水银颗粒的情况,经过分析,认定是由于麦氏真空表装设过高,施工人员在对麦氏真空表进行读数的过程中将真空表抬得过高,或操作动作过大,都将引起水银倒流出真空表的现象发生。

  麦氏真空表操作平常水平放置,读数时先打开联接至本体的阀门,然后缓慢将真空表竖立至垂直位置后,柱2 上刻度即为本体内部真空度。整个操作必须在真空表高度低于其接至主变本体阀门的情况下进行,若操作正确,动作轻缓,水银倒流的情况不会发生。

  水银进入过程推测:在操作表的时候,水银软管接头处高于气管小阀门,且操作时直立速度过快导致表内水银面高过软管接口,水银由于重力作用(因麦氏真空表内外压差一样,不存在倒吸可能性)而外流至蝶阀处,水银掉落于蝶阀阀体撞击形成众多微粒。所幸经过检查,在阀门变压器本体侧并未发现存在水银颗粒,排除了水银进入本体的可能性。

  善后处理在随后的处理中,施工人员打开主变附件,将进入油枕、油管的真空泵油用酒精清洗干净,并用合格变压器油进行多次冲洗。为了进一步确保主变安全顺利投入运行,安装完成的主变还特地进行了变压器油样金属成分分析试验,以进一步排除水银进入变压器本体的可能性。

防范措施分析

  为了防止类似情况的发生,施工单位在随后进行了技术改良。在真空泵的出口端加装了逆止阀,同时在真空泵和本体间加装了自行研制的防倒吸罐。改良后的变压器真空处理管路连接图如图3 所示。

改良后的真空系统

  从图3 中可以看出,即使发生阀门失灵的情况,真空泵油也只能倒吸进防倒吸罐中,防倒吸罐内部的固定式阻挡片能够起到阻挡真空泵油雾化的作用。由于防倒吸罐具有一定的容量,即使真空泵油全部吸进罐中,也无法到达顶端进而进入连接至变压器本体的真空管道内部。这样的措施从技术上防止了倒吸现象发生的可能性。

  至于麦氏真空表,则要求通过较长的连接管连接至主变下部,这样阀门连接处与麦氏真空表本身有了较大高差,即使出现意外也可确保水银不可能倒流进变压器内部。

  当然,上面列举的只是一些技术措施,真正确保安装质量的还是施工人员的高技术水平、优良的施工机械以及严格规范的施工作业程序。

  一起真空泵油及真空表水银倒吸事件的分析及防范措施为真空技术网首发,转载请以链接形式标明本文首发网址。

  http://www.chvacuum.com/systemdesign/042960.html

  与 真空系统 真空泵油 麦氏真空计 相关的文章请阅读:

  真空系统http://www.chvacuum.com/systemdesign/