膠囊式儲(chǔ)油柜假油位故障的原因分析及處理

吉 瑞

(國網(wǎng)中衛(wèi)供電局，寧夏 中衛(wèi) 755000)

膠囊式儲(chǔ)油柜假油位故障的原因分析及處理

吉 瑞

(國網(wǎng)中衛(wèi)供電局，寧夏 中衛(wèi) 755000)

通過對(duì)近年來膠囊式儲(chǔ)油柜的假油位故障實(shí)例進(jìn)行分析，從儲(chǔ)油柜的選型設(shè)計(jì)、安裝及運(yùn)行等階段對(duì)引起膠囊式儲(chǔ)油柜假油位典型故障的原因及處理方法進(jìn)行了總結(jié)介紹。

變壓器;膠囊式儲(chǔ)油柜;假油位

0 前言

油浸式變壓器儲(chǔ)油柜的作用，一是確保在溫度變化最大的范圍內(nèi)，使變壓器器身及各主要部件的油面高度在規(guī)定的范圍內(nèi)，保證設(shè)備正常運(yùn)行，并將其油位顯示給運(yùn)行人員，以便監(jiān)視；二是通過采用與空氣隔絕的裝置，起到防止變壓器油老化的作用。目前電力系統(tǒng)運(yùn)行中的油浸變壓器大部分都采用儲(chǔ)油柜方式解決油體積變化和防止油老化問題。

膠囊式儲(chǔ)油柜具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、維護(hù)方便、造價(jià)合理等優(yōu)點(diǎn)，已被大量使用。但是它容易出現(xiàn)油位指示不正確的典型故障。產(chǎn)生這一故障的原因很多，故障現(xiàn)象也各不相同，特別是油位表的油位指示與儲(chǔ)油柜實(shí)際油位不一致時(shí)，將直接影響變壓器的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。分析近年來發(fā)生的膠囊式儲(chǔ)油柜油位指示不正確的實(shí)例，找出故障產(chǎn)生原因，提出處理方法。

1 膠囊式儲(chǔ)油柜結(jié)構(gòu)及工作原理

膠囊式儲(chǔ)油柜的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，其工作原理及油位指示原理如下。

1.1 工作原理

膠囊式儲(chǔ)油柜的工作原理是，在儲(chǔ)油柜殼體內(nèi)裝有一個(gè)用耐油尼龍復(fù)合橡膠制成的軟膠囊，囊內(nèi)通過呼吸管及吸濕器與大氣接觸，膠囊的大小形狀與儲(chǔ)油柜的大小形狀類似。在正常情況下，膠囊半漂浮在儲(chǔ)油柜的油中，當(dāng)變壓器油箱中的油膨脹或收縮導(dǎo)致儲(chǔ)油柜油面上升或下降時(shí)，使膠囊向外排出氣體或自行吸氣以平衡膠囊內(nèi)外側(cè)壓力，起到呼吸作用，從而將變壓器油與空氣徹底隔開，并且隨變壓器溫度的變化靈活補(bǔ)償油箱內(nèi)的壓力差，有效地防止變壓器油老化,確保變壓器的安全運(yùn)行。

圖1 膠囊式儲(chǔ)油柜基本結(jié)構(gòu)

1.2 油位指示原理

目前，儲(chǔ)油柜的油位廣泛采用磁鐵指針式油位表來顯示。它以浮球?yàn)閭鞲性?，浮球漂浮在油面上緊貼膠囊下壁，隨油面上升下降而發(fā)生上下位移，再通過連桿、齒輪、磁耦合器等傳動(dòng)元件，將儲(chǔ)油柜的油位用指針在表盤上指示出來。表盤上有極限報(bào)警紅區(qū)，為現(xiàn)場維護(hù)人員指示出危險(xiǎn)區(qū)域；還通過報(bào)警開關(guān)輸出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)高、低油位遠(yuǎn)距離報(bào)警監(jiān)測。

2 膠囊式儲(chǔ)油柜假油位故障實(shí)例

對(duì)近年來曾發(fā)生的膠囊式儲(chǔ)油柜油位指示不正確的故障及處理情況舉例如下。

(1) 某330 kV變電站1號(hào)主變發(fā)“本體油位低”報(bào)警信號(hào)，現(xiàn)場檢查本體油位表已在低油位報(bào)警紅區(qū)內(nèi)。為確定儲(chǔ)油柜內(nèi)的真實(shí)油位，將一根透明塑料細(xì)管的一頭接在主變底部取樣閥上，另一頭用絕緣桿高舉至本體儲(chǔ)油柜上端，采用連通器原理測量實(shí)際油位高度，查得本體實(shí)際油位在儲(chǔ)油柜一半的高度。再通過紅外測溫儀(原理：油與空氣分界面上下介質(zhì)的熱物理性參數(shù)不同，在實(shí)際油面處形成一個(gè)有明顯溫度突變的清晰熱像特征)確認(rèn)本體儲(chǔ)油柜內(nèi)的油也在儲(chǔ)油柜一半的位置，與油位表指示相差較大。

打開儲(chǔ)油柜頂部呼吸器管放氣塞，用探棒檢查發(fā)現(xiàn)油囊內(nèi)有油，初步判斷為膠囊破裂。在主變停電后，進(jìn)入儲(chǔ)油柜內(nèi)部檢查，發(fā)現(xiàn)膠囊底部有直徑約20 cm的破洞，本體油位表浮球也已破裂且伸進(jìn)膠囊破洞內(nèi)。后對(duì)膠囊和油位計(jì)浮球進(jìn)行更換，主變恢復(fù)正常運(yùn)行。

(2) 運(yùn)行人員在設(shè)備巡視時(shí)發(fā)現(xiàn)，某110 kV變電站2號(hào)主變本體儲(chǔ)油柜呼吸器向外滴油。對(duì)故障進(jìn)行初步確認(rèn)后，主變停電對(duì)儲(chǔ)油柜進(jìn)行內(nèi)部檢查，發(fā)現(xiàn)膠囊底部中間有3個(gè)直徑約5 mm的破洞，其位置正在儲(chǔ)油柜氣體繼電器聯(lián)管口上方。該聯(lián)管口突出儲(chǔ)油柜底部平面約2 cm,且未采取檔罩防護(hù)。分析膠囊破損原因?yàn)槟z囊在安裝或運(yùn)行過程中多次與氣體繼電器聯(lián)管口蹭碰，導(dǎo)致膠囊破裂。

對(duì)膠囊進(jìn)行更換，對(duì)氣體繼電器聯(lián)管口進(jìn)行鈍化處理并加焊檔罩防護(hù)后，再補(bǔ)油至正常油位，主變恢復(fù)正常運(yùn)行。

(3) 某110 kV變電站1號(hào)主變發(fā)“本體油位低”報(bào)警信號(hào)，現(xiàn)場檢查本體油位表已在低油位報(bào)警紅區(qū)內(nèi)。對(duì)故障進(jìn)行初步確認(rèn)后，主變停電對(duì)儲(chǔ)油柜進(jìn)行內(nèi)部檢查，發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)油柜浮球和連桿焊接處有裂紋，浮球內(nèi)進(jìn)油。判斷儲(chǔ)油柜油位指示為零是由于膠囊未完全脹開，油位表指示浮球被卷入褶皺，致使浮球和連桿的焊接處在膠囊呼吸過程中受力過大，焊縫開裂，絕緣油進(jìn)入浮球，浮球過重下沉到儲(chǔ)油柜底部所致。

對(duì)浮子、連桿進(jìn)行更換，復(fù)裝油位表，對(duì)膠囊充氣使其完全舒展，按照油位曲線補(bǔ)油至正常油位，檢查實(shí)際油位與油位表指示一致后，主變恢復(fù)正常運(yùn)行。

3 假油位故障原因分析

當(dāng)出現(xiàn)油位表的指示與本體油面高度不一致的假油位故障時(shí)，變壓器的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行將受到影響。綜合分析，產(chǎn)生假油位的原因有膠囊故障、磁針式油位表故障、儲(chǔ)油柜密封不良進(jìn)氣等。這些原因在儲(chǔ)油柜選型設(shè)計(jì)、安裝及運(yùn)行3個(gè)階段中均可能發(fā)生，下面作逐一分析。

3.1 儲(chǔ)油柜選型設(shè)計(jì)階段

3.1.1 儲(chǔ)油柜膠囊掛點(diǎn)設(shè)置不當(dāng)

由于膠囊在儲(chǔ)油柜內(nèi)掛點(diǎn)過少，當(dāng)端部側(cè)掛點(diǎn)離端部較遠(yuǎn)時(shí)，其下垂的膠囊端部可能剛好壓在油位計(jì)連桿上，使連桿運(yùn)動(dòng)受阻而不能正確指示油位。若長時(shí)間受到向下的力的作用，連桿可能變形，如圖2所示。

圖2 膠囊掛點(diǎn)設(shè)置不當(dāng)示意

3.1.2 聯(lián)管口突出儲(chǔ)油柜底內(nèi)表面且未進(jìn)行處理

當(dāng)聯(lián)管口突出儲(chǔ)油柜底內(nèi)表面太多，且未采取鈍化處理及加焊防護(hù)檔罩時(shí)，如果膠囊在安裝或運(yùn)行過程中多次與其蹭碰，則可能破損進(jìn)油，進(jìn)而沉入油中，壓住油位表浮球，使油位表指示偏低。

3.2 安裝階段

3.2.1 安裝方法不當(dāng)

當(dāng)膠囊及油位表在出廠時(shí)已提前安裝且油位表連桿不能可靠固定時(shí)，則在隨儲(chǔ)油柜同時(shí)運(yùn)輸?shù)倪^程中，由于震動(dòng)較大，會(huì)導(dǎo)致連桿浮球或膠囊損壞。

3.2.2 注油方法不當(dāng)

(1) 注油時(shí)油柜內(nèi)的空氣排得不徹底或排氣后未及時(shí)將排氣塞擰緊，造成空氣重新吸入，致使儲(chǔ)油柜內(nèi)有大量氣體。由于空氣的膨脹系數(shù)比油大，會(huì)造成油位表指示油位不準(zhǔn)。

(2) 注油過程中將呼吸管與注油管混淆，導(dǎo)致膠囊內(nèi)大量進(jìn)油。

3.3 運(yùn)行階段

(1) 膠囊法蘭密封不良或膠囊材質(zhì)老化漏氣，導(dǎo)致儲(chǔ)油柜內(nèi)有大量氣體。

(2) 膠囊材質(zhì)不良、老化或受外力破壞導(dǎo)致膠囊破裂進(jìn)油。

(3) 油位表驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和膠囊纏繞，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)部分受力損壞。

(4) 油位表本身指示元件失靈。

(5) 儲(chǔ)油柜呼吸器堵塞，使膠囊內(nèi)的空氣壓力不能與外界保持平衡，在一定程度上阻礙油位表隨油位變化。

4 采取的對(duì)策

4.1 儲(chǔ)油柜選型設(shè)計(jì)階段

(1) 膠囊的掛點(diǎn)數(shù)量和位置應(yīng)能防止膠囊端部下垂和膠囊不能充分膨脹。掛鉤應(yīng)有防止脫出功能。

(2) 儲(chǔ)油柜內(nèi)各聯(lián)管口突出儲(chǔ)油柜底內(nèi)表面部分應(yīng)作鈍化處理并加裝防護(hù)罩。

(3) 應(yīng)采用耐油、抗氣透、防油擴(kuò)散、抗拉強(qiáng)度高及耐老化性能良好的膠囊，優(yōu)先使用優(yōu)質(zhì)進(jìn)口膠囊。膠囊應(yīng)由3層材料組成：與油接觸的一層材料應(yīng)具有高的耐油性能；與空氣接觸的一層材料應(yīng)具有高的抗氧化性能；中間應(yīng)有增加機(jī)械強(qiáng)度的尼龍層。

4.2 安裝階段

(1) 檢查膠囊的密封性。將膠囊與裝有壓力表的氣源接通，充以20 kPa氣壓、持續(xù)30 min，封住進(jìn)氣口，用浸入水中或涂液的方法檢查有無滲漏。

(2) 對(duì)指針式油位表進(jìn)行檢查。磁鐵式油位表的表?xiàng)U一定要同柜體的軸線方向平行安裝。

(3) 安裝時(shí)膠囊的長度與方向應(yīng)與儲(chǔ)油柜保持平行，不得有扭曲、拆疊現(xiàn)象。安裝軟氣囊時(shí)，呼吸口應(yīng)同儲(chǔ)油柜固定法蘭連接。要利用掛鉤使膠囊與柜壁可靠固定，從遠(yuǎn)離入端開始掛。一定要將掛帶可靠地掛在掛鉤上，防止膠囊從掛鉤上脫出，防止膠囊堵塞氣體繼電器聯(lián)管。

(4) 向儲(chǔ)油柜內(nèi)注油時(shí)，必須將儲(chǔ)油柜內(nèi)的空氣排出去。注油的方法有2種。

① 注油排氣法。打開儲(chǔ)油柜頂部排氣孔，拆下呼吸器或呼吸器下部油封碗，從濾油機(jī)經(jīng)過儲(chǔ)油柜底部注油管閥注油。當(dāng)儲(chǔ)油柜油位升高至2/3位置時(shí)，應(yīng)緩慢注油，以防油大量噴出。待排氣孔處溢出油時(shí)，立即停止注油。這時(shí)儲(chǔ)油柜內(nèi)的空氣已被排出，密封好排氣孔，安裝好呼吸器，再從儲(chǔ)油柜底部注油管閥處或變壓器下部放油閥處放油，調(diào)整儲(chǔ)油柜油位至正常高度。

② 壓縮空氣排氣法注油。當(dāng)儲(chǔ)油柜油位升高至1/3位置時(shí)，拆下呼吸器，再從呼吸器聯(lián)管口處用壓縮空氣向膠囊內(nèi)充氣，讓膠囊袋鼓起，充分膨脹開，以排出儲(chǔ)油柜內(nèi)的空氣。待排氣孔處溢出油時(shí)，立即密封儲(chǔ)油柜上部排氣孔，裝好呼吸器，再從儲(chǔ)油柜下部注油管閥處補(bǔ)充油至正常油位。

4.3 運(yùn)行階段

在運(yùn)行階段，運(yùn)行維護(hù)人員應(yīng)及時(shí)對(duì)膠囊式儲(chǔ)油柜油位指示不正確的故障原因和部位進(jìn)行判定并進(jìn)行處理。判斷及處理步驟如圖3所示。

圖3 判斷及處理步驟

1 陳敢峰．變壓器檢修[M]．北京：中國水利電力出版社，2005．

2013-06-27)