對一種主變壓器油溫油位關(guān)系的校驗分析

張霽月，王維娟

(1.國網(wǎng)六安供電公司，安徽 六安 237006;2.國網(wǎng)六安農(nóng)電公司，安徽 六安 237000)

0 引言

主變壓器在運行時，由于油溫的變化會導(dǎo)致油位的變化。為此，大型油浸電力變壓器需提供儲油柜調(diào)節(jié)油位［1］。由于儲油柜是不透明的金屬制品，油位的顯示指示需通過油位計指示實現(xiàn)。為準(zhǔn)確判斷變壓器類油位的真實情況，主變壓器出廠時一般都附有一個油溫油位關(guān)系對照圖表，表示對應(yīng)的油溫和油位位置關(guān)系，即平常所說的油溫油位關(guān)系線。它為我們現(xiàn)場設(shè)備安裝、運行巡視、觀察判斷油位提供了參考依據(jù)，方便了用戶。因此，被變壓器廠廣泛采用，也受到了用戶的好評。

1 選擇主變壓器油溫油位關(guān)系線校驗的原因

1.1 常見的兩種儲油柜結(jié)構(gòu)

1.1.1 膠囊式儲油柜

膠囊式儲油柜原理是利用一個充氣后比儲油柜內(nèi)徑略小的氣囊，吊裝在儲油柜上部，中部留有排氣孔與呼吸器相連。通過呼吸器連管對膠囊充氣，能排出儲油柜油面上部空氣，再將排氣孔密封后，變壓器油即與空氣形成了隔絕，可以防止變壓器油老化。

1.1.2 波紋管式儲油柜

波紋管式儲油柜由不銹鋼金屬波紋管疊加制成，波紋管能自由伸縮，完全展開后是一個圓柱形腔體。通常，將自由伸縮的波紋管一端固定在儲油柜一側(cè)，另一端加裝移動導(dǎo)向滑輪，確保波紋管伸縮時定向平穩(wěn)。通過波紋管將變壓器油和外界隔絕，分內(nèi)油式結(jié)構(gòu)和外油式結(jié)構(gòu)兩種。主要區(qū)別是內(nèi)油式是波紋管內(nèi)部充油，外油式是波紋管外部充油。

1.2 主變壓器油溫油位關(guān)系圖配置現(xiàn)狀

兩種儲油柜結(jié)構(gòu)不同，反映的關(guān)系線也不一樣。但是，在實際應(yīng)用中，很多變壓器廠家的油溫油位關(guān)系線，沒有隨著設(shè)備儲油柜結(jié)構(gòu)的不同而改變，附在設(shè)備上的總是相同的油溫油位關(guān)系線。實際上，油溫油位關(guān)系與儲油柜配置、大小、結(jié)構(gòu)以及油位計種類等等有關(guān)，波紋管儲油柜隨著油溫度的變化基本遵循線性的特性［2］，膠囊式儲油柜結(jié)構(gòu)變化是非線性的。當(dāng)前，少數(shù)變壓器廠家只能滿足現(xiàn)場只要有就行，沒有很好的區(qū)分。

如上所屬，如果主變壓器廠家提供的關(guān)系曲線不準(zhǔn)確甚至是錯誤的話，那將會給現(xiàn)場造成錯誤的判斷，嚴(yán)重的會威脅到設(shè)備安全運行。為此，筆者選擇了一家變壓器設(shè)備廠家的油溫油位關(guān)系線對其進(jìn)行了校核。

2 設(shè)備的選擇及關(guān)系線分析

2.1 設(shè)備的選擇

2009年12月，公司某座220kV變電站擴(kuò)建增容，新增2號主變?nèi)萘繛?50000kVA，型號SFSZ10-150000/220，2009年7月出廠，由于該220kV變壓器設(shè)備第一次進(jìn)入皖西電網(wǎng)，在安徽電網(wǎng)無5年以上的運行業(yè)績，根據(jù)省公司工作要求，現(xiàn)場安裝時必須吊罩檢查，吊罩后需抽真空和真空注油，油位也需重新調(diào)整。變壓器總質(zhì)量187510kg，油質(zhì)量45050kg，油品為新疆克拉瑪依廠生產(chǎn)的#25油，儲油柜結(jié)構(gòu)為膠囊式。變壓器廠家提供的油溫油位關(guān)系線如圖1所示。

圖1 選擇的某220kV主變油溫油位關(guān)系圖

2.2 選擇的主變壓器關(guān)系線分析

從圖1可以看出，橫坐標(biāo)(自變量)表示油溫，溫度范圍－30°C～90℃;縱坐標(biāo)(因變量)是表盤刻度，以0～10數(shù)字顯示。從圖分析，當(dāng)變壓器油溫達(dá)到－30℃時(實際油凝固點－25℃)，對應(yīng)的油位計指示為“0”;油溫升高到90℃時，對應(yīng)的油位指示到數(shù)據(jù)顯示10的位置。該圖像是分區(qū)間的一次函數(shù)的關(guān)系。

3 現(xiàn)場數(shù)據(jù)收集、處理和繪圖

3.1 設(shè)備安裝時的記錄

主變吊罩檢查實施中，結(jié)合真空注油和注油后的熱油循環(huán)，我們對照主變壓器油溫油位線對變壓器油位進(jìn)行了調(diào)整。由于是冬季，環(huán)境溫度較低，主變熱油循環(huán)后平均溫度只有45℃，對照曲線油位計指示調(diào)整儲油柜油位在數(shù)字6.2位置，做好記錄。

3.2 運行后的數(shù)據(jù)收集

變壓器投運后，我們根據(jù)需求制定了跟蹤檢查計劃，定期收集參數(shù)，記錄時間、油溫、油位計指示、有功負(fù)荷等。頻率約1至2個月收集一次，以年為周期，涵蓋春夏秋冬四個季節(jié)。主變投運至2013年1月收集數(shù)據(jù)如表1至表3所示。

表1 2009年12月～2010年12月變壓器溫度、油位計指示和負(fù)荷情況記錄

表2 2010年12月～2011年12月變壓器溫度、油位計指示和負(fù)荷情況記錄

表3 2011年12月～2013年1月變壓器溫度、油位計指示和負(fù)荷情況記錄

3.3 函數(shù)關(guān)系線的繪制

3.3.1 數(shù)據(jù)處理原則

根據(jù)不同時期收集到的數(shù)據(jù)，選取了部分有代表性的數(shù)據(jù)，進(jìn)行了分析，對部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行了簡單的處理。同時按比例大小復(fù)制了變壓器銘牌上的縱、橫坐標(biāo)，按自變量油溫遞進(jìn)的原則對數(shù)據(jù)進(jìn)行了歸納，找出縱坐標(biāo)油位指示數(shù)值［3］。處理方式:以熱油循環(huán)后的45℃溫度為基礎(chǔ)，向下取5組數(shù)據(jù)，向上取4組數(shù)據(jù)。保留最大值和最小值，其它單一數(shù)據(jù)保留，相同溫度下不同指示取平均值的辦法，選取的10組溫度數(shù)據(jù)和處理后的油位計指示如表4所示。

表4 選取的溫度值和對應(yīng)油位計指示表(溫度由上層油溫度計讀取)

3.3.2 繪制函數(shù)關(guān)系線

根據(jù)表4的橫坐標(biāo)油溫度對應(yīng)縱坐標(biāo)油位指示用描點法繪制的函數(shù)關(guān)系線如圖2。

圖2 選擇的某220kV主變實際油溫油位關(guān)系圖

4 繪制的函數(shù)圖像和變壓器油溫油位關(guān)系線對比

通過圖2曲線可知，膠囊結(jié)構(gòu)的主變壓器油溫油位關(guān)系線并非是線性的，而是一條曲線。理論上分析，儲油柜通常是臥放的圓柱體，儲油柜內(nèi)油面是平行于地面的一條線段，這條線段隨儲油柜內(nèi)油的變化而變化，單位體積的變壓器油在儲油柜內(nèi)變化高度不同，一般是自液面直徑上下等值變大，不遵循線性的變化關(guān)系。而變壓器廠家現(xiàn)場配置的油溫油位關(guān)系線是線性的關(guān)系。

5 結(jié)論

通過現(xiàn)場校核和比對膠囊式結(jié)構(gòu)的儲油柜油溫油位關(guān)系可以得知:該臺變壓器出廠附加的油溫油位關(guān)系線是不正確的，甚至是錯誤的。通過比對還可以看出，當(dāng)變壓器上層油溫達(dá)到68℃，溫升68℃ －32℃ =36℃時，變壓器儲油柜油位計指示已超過數(shù)值“9”，油位相當(dāng)高，接近滿油位，可以推測變壓器儲油柜設(shè)計也是偏小的。因此，該油溫油位關(guān)系線不能指導(dǎo)現(xiàn)場實際。

［1］張霽月.主變壓器油位非故障異常原因分析及策略［J］.安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2013(3):24-27.

［2］王澤峰，謝碧海，周井生，儲子?xùn)|.金屬波紋式儲油柜在電網(wǎng)中的應(yīng)用［J］.變壓器，2002，39(5):23-27.

［3］楊柏俊，魏彩霞，陳緒良，李曉峰.儲油柜中指針式油位表油位曲線的制作［J］.變壓器，2008，45(7):54-56.