油浸式變壓器(電抗器)油位異常分析及處理

馬　凱，黃道均，謝　佳，黃偉民，廖羽晗

(國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司檢修分公司，安徽　合肥　230009)

1　變壓器(電抗器)油位

對(duì)于油浸式變壓器(電抗器)而言，其絕緣油的主要作用是絕緣、散熱和消弧，對(duì)變壓器(電抗器)的安全可靠運(yùn)行具有重要意義，因此變壓器(電抗器)油位合適是衡量和保證變壓器(電抗器)安全可靠運(yùn)行的重要指標(biāo)，也是變壓器(電抗器)運(yùn)行維護(hù)、檢修的重要項(xiàng)目[1-2]。變壓器(電抗器)在實(shí)際運(yùn)行中可能因?yàn)槎喾N原因發(fā)出油位異常報(bào)警[3-5]。在實(shí)施輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修后，檢修人員針對(duì)變壓器(電抗器)的油位異常情況應(yīng)重點(diǎn)從兩方面入手：一是對(duì)油位異常狀況進(jìn)行準(zhǔn)確分析判斷；二是執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化的檢修流程，從而盡快排除設(shè)備隱患，縮短停電時(shí)間，提高變壓器(電抗器)運(yùn)行的可靠性。

2　常見(jiàn)油位異常信號(hào)原因

典型的儲(chǔ)油柜的結(jié)構(gòu)如圖1所示，儲(chǔ)油柜油位計(jì)作為顯示變壓器(電抗器)內(nèi)部油位的唯一設(shè)備，其與儲(chǔ)油柜、膠囊、呼吸器配合實(shí)現(xiàn)變壓器內(nèi)部油位的監(jiān)視。

目前安徽省內(nèi)500 kV及以上變電站內(nèi)的變壓器(電抗器)使用油位計(jì)均為浮球傳動(dòng)式，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要由指針和表盤(pán)構(gòu)成的顯示部分、磁鐵(或凸輪)輔助開(kāi)關(guān)構(gòu)成的報(bào)警部分、換向及變速的齒輪組、擺桿和浮球構(gòu)成的傳動(dòng)部分組成[6]。當(dāng)儲(chǔ)油柜內(nèi)的油位升高或降低時(shí)，油位計(jì)的浮球或連桿隨之升高或降低，帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)(膠囊起限位作用)，通過(guò)磁鋼使報(bào)警部分的磁鐵(或凸輪)和顯示部分的指針旋轉(zhuǎn)，當(dāng)油位達(dá)到最低或者最高時(shí)，磁鐵吸合(或凸輪撥動(dòng))相應(yīng)的微動(dòng)開(kāi)關(guān)，此時(shí)正確發(fā)出油位異常報(bào)警信號(hào)。

圖1　膠囊式儲(chǔ)油柜結(jié)構(gòu)

圖2　浮球傳動(dòng)式油位計(jì)結(jié)構(gòu)

但是變壓器(電抗器)在實(shí)際運(yùn)行中可能因?yàn)槎喾N原因誤發(fā)出油位異常報(bào)警，嚴(yán)重影響其安全可靠運(yùn)行。

對(duì)安徽省內(nèi)500 kV及以上變電站2013年以來(lái)發(fā)生的油位異常情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表1所示。

表1　安徽省500 kV及以上變電站油位異常統(tǒng)計(jì)

3　油位異常信號(hào)常見(jiàn)案例處理

3.1　實(shí)際油位偏高

2016年1月28日，某1 000 kV特高壓站開(kāi)展基建工作驗(yàn)收過(guò)程中，驗(yàn)收人員發(fā)現(xiàn)某1 000 kV線(xiàn)路電抗器后臺(tái)發(fā)出“油位高報(bào)警”信號(hào)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)該電抗器C相油位計(jì)指數(shù)已超過(guò)最大值，明顯比其余兩相偏高。為確認(rèn)該電抗器的實(shí)際油位，技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)連通閥原理對(duì)該電抗器三相進(jìn)行油位測(cè)量，并且根據(jù)油溫—油位曲線(xiàn)，如圖3所示。對(duì)實(shí)際油位進(jìn)行判斷，其測(cè)量結(jié)果如表2所示。

圖3　電抗器運(yùn)行溫度與儲(chǔ)油柜油面高度對(duì)應(yīng)曲線(xiàn)

項(xiàng)別油溫/℃理論油位值/%理論油面高度/mm油位表實(shí)際值/%實(shí)際油面高度/mmA相52855028555B相52855027557C相528550MAX1680

由表2可以看出，該電抗器C相實(shí)際油位明顯高于理論值。經(jīng)技術(shù)人員與施工單位溝通了解到，施工單位在進(jìn)行真空注油階段將多余的絕緣油注入該電抗器C相以備相鄰間隔使用，但是相鄰間隔電抗器的絕緣油足夠使用，施工單位卻沒(méi)有及時(shí)對(duì)該電抗器C相的油位進(jìn)行調(diào)整。在查清油位異常的原因后，技術(shù)人員打開(kāi)該電抗器儲(chǔ)油柜排油閥進(jìn)行排油，根據(jù)油溫—油位曲線(xiàn)將該電抗器的油位調(diào)整至合適位置(一般略高于理論值)。

3.2　浮球破裂

2017年3月15日，某500 kV變電站35 kV站用變發(fā)生油位計(jì)異常情況，油位計(jì)指數(shù)突然變?yōu)榱恪z修人員現(xiàn)場(chǎng)仔細(xì)檢查未發(fā)現(xiàn)滲漏油情況，適量補(bǔ)油后油位計(jì)指數(shù)仍然為零，初步判斷為油位計(jì)故障。拆下油位計(jì)后發(fā)現(xiàn)該油位計(jì)浮球破裂，如圖4所示。油位計(jì)浮球破裂后進(jìn)油導(dǎo)致浮球下沉，因此油位計(jì)指示降為零?，F(xiàn)場(chǎng)更換新的浮球，恢復(fù)送電后，油位指示正常。查閱檢修記錄發(fā)現(xiàn)該站用變大約在一個(gè)星期以前開(kāi)展了濾油工作，真空濾油機(jī)過(guò)濾后的絕緣油經(jīng)儲(chǔ)油柜注入站用變，推測(cè)可能是濾油時(shí)導(dǎo)致油位計(jì)浮球損傷。

圖4　浮球破裂

3.3　傳動(dòng)齒輪變形

2016年6月28日，某500 kV變電站2號(hào)主變C相油位計(jì)指數(shù)比A、B兩相明顯偏低，現(xiàn)場(chǎng)用根據(jù)連通管原理，用透明塑料管一端連接儲(chǔ)油柜注放油閥門(mén)處，另一端拉至儲(chǔ)油柜上方，打開(kāi)儲(chǔ)油柜注放油閥門(mén)，檢查發(fā)現(xiàn)三相油位一致。檢修人員推斷可能是C相油位計(jì)本身故障，于是將C相油位計(jì)拆下檢查。經(jīng)仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)，該油位計(jì)的傳動(dòng)齒輪存在嚴(yán)重磨損的情況，如圖5所示。現(xiàn)場(chǎng)更換新的油位計(jì)，恢復(fù)送電后，油位指示正常。

圖5　油位計(jì)傳動(dòng)齒輪破損

3.4　膠囊破裂

2013年6月6日，某500 kV變電站保護(hù)后臺(tái)2號(hào)主變C相油位低發(fā)出報(bào)警，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)C相油位計(jì)指示較其余兩相明顯偏低，同時(shí)C相呼吸器呼吸劇烈，該呼吸器油封杯油位明顯偏高，甚至出現(xiàn)溢油、漏油現(xiàn)象，如圖6所示。檢修人員懷疑該主變儲(chǔ)油柜內(nèi)部膠囊發(fā)生破裂，遂對(duì)該主變進(jìn)行停電檢修。檢修人員將儲(chǔ)油柜內(nèi)的膠囊拆卸下來(lái)，發(fā)現(xiàn)該膠囊內(nèi)部存在約20 L的變壓器油。為了控制該主變的停電時(shí)間，檢修人員按照有關(guān)要求進(jìn)行注油排氣工作，并根據(jù)油溫—油位曲線(xiàn)將該主變油位調(diào)至合適位置。隨后檢修人員在檢修車(chē)間對(duì)破損的膠囊進(jìn)行充氣，當(dāng)加壓到50 kPa時(shí)使用泡沫檢漏法發(fā)現(xiàn)一處位于膠囊中間的漏點(diǎn)(長(zhǎng)度約6 mm)，從外觀看來(lái)疑為尖銳物刺傷。正是由于該膠囊破裂下沉導(dǎo)致油位計(jì)浮球向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而引起油位低報(bào)警。

圖6　儲(chǔ)油柜呼吸器噴油

3.5　油位計(jì)的設(shè)計(jì)與安裝不一致

2016年6月1日以來(lái)，某500 kV變電站電抗器在站內(nèi)發(fā)生直流接地的情況下發(fā)生過(guò)數(shù)次誤報(bào)油位異常信號(hào)的情況。檢修人員結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙對(duì)該電抗器的信號(hào)回路開(kāi)展排查，發(fā)現(xiàn)該電抗器圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的油位計(jì)的輔助節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)與實(shí)際采用的油位計(jì)的輔助節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)不同，如圖7所示。根據(jù)圖7可以看出，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的油位計(jì)具有兩對(duì)獨(dú)立的輔助節(jié)點(diǎn)(共4個(gè)接線(xiàn)端子)；而現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際采用的油位計(jì)雖然也是4個(gè)接線(xiàn)端子，但是低油位報(bào)警節(jié)點(diǎn)2-1、高油位報(bào)警節(jié)點(diǎn)3-1共用端子1，4號(hào)端子為接地端子，其底座接地。

(a)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)(b)實(shí)際結(jié)構(gòu)圖7　油位計(jì)輔助節(jié)點(diǎn)

施工單位未注意到油位計(jì)輔助節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)際不一致，在油位計(jì)和端子箱中仍然按照設(shè)計(jì)圖進(jìn)行接線(xiàn)。根據(jù)以上兩點(diǎn)，該電抗器的油位異常報(bào)警信號(hào)由設(shè)計(jì)圖8(a)變成實(shí)際圖8(b)。

(a)設(shè)計(jì)圖

(b)實(shí)際圖圖8　電抗器油位異常報(bào)警回路

對(duì)比圖8(a)和圖8(b)可以看出電抗器的油位異常報(bào)警回路具有明顯的接線(xiàn)錯(cuò)誤，其錯(cuò)誤點(diǎn)主要有以下三方面：

a. 由于油位計(jì)輔助節(jié)點(diǎn)的實(shí)際結(jié)構(gòu)，電抗器只能通過(guò)三相油位計(jì)2-1節(jié)點(diǎn)發(fā)出油位低報(bào)警信號(hào)，而無(wú)法通過(guò)3-1節(jié)點(diǎn)發(fā)出油位高報(bào)警信號(hào)。

b. 如果發(fā)生油位低報(bào)警，即電抗器任意一相油位計(jì)的2-1節(jié)點(diǎn)閉合，在發(fā)出油位低報(bào)警的同時(shí)會(huì)導(dǎo)致直流接地。

c. 由于油位計(jì)的4號(hào)端子接地，因此當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生正接地時(shí)，三相油位計(jì)的2-1端子相當(dāng)于短接，后臺(tái)誤發(fā)油位異常信號(hào)報(bào)警。

為了解決該缺陷，檢修人員決定利用油位計(jì)的實(shí)際結(jié)構(gòu)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際接線(xiàn)進(jìn)行更改， 同時(shí)將C相油位計(jì)4號(hào)接地端子上的接線(xiàn)解除，更改后的油位異常報(bào)警回路如圖9所示。隨后檢修人員從三相的油位計(jì)依次短接2-1、3-1節(jié)點(diǎn)，后臺(tái)均正確發(fā)出油位異常信號(hào)。

圖9　更改接線(xiàn)后的電抗器油位異常報(bào)警回路

3.6　油位計(jì)的二次接線(xiàn)進(jìn)水

2015年3月18日，某500 kV變電站4號(hào)主變后臺(tái)發(fā)油位異常告警。當(dāng)日大雨天氣，考慮到該主變?nèi)嘤臀恢甘菊Ｇ掖饲熬窗l(fā)生過(guò)油位異常報(bào)警，檢修人員懷疑可能是設(shè)備進(jìn)水導(dǎo)致短路，于是對(duì)主變?nèi)嚅_(kāi)展排查。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)查明，該主變B相本體端子箱輕微受潮，在對(duì)該端子箱簡(jiǎn)單烘干、將油位計(jì)公共端絕緣包扎處理后，油位異常信號(hào)消失。在對(duì)三相本體端子箱更換箱門(mén)密封圈后，該主變至今未誤發(fā)油位異常告警。

4　標(biāo)準(zhǔn)化檢修流程

對(duì)安徽省內(nèi)500 kV及以上變電站的變壓器(電抗器)油位異常案例進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，油位異常報(bào)警的原因可歸納為如下幾個(gè)方面。

a. 變壓器(電抗器)的實(shí)際油位偏高或偏低。

b. 油位計(jì)本身的故障，如連桿斷裂、浮球破裂或齒輪磨損等。

c. 與油位計(jì)配合的部件故障，如膠囊破裂(進(jìn)油后下沉)、呼吸管道堵塞(膠囊無(wú)法正常呼吸)等。

d. 油位計(jì)二次信號(hào)回路故障，如電纜斷線(xiàn)、破皮、接線(xiàn)錯(cuò)誤或接線(xiàn)端子進(jìn)水等。

對(duì)于油位異常的處理，由于存在多種原因，而設(shè)備停電時(shí)間有限，為了提高檢修效率，在現(xiàn)有案例庫(kù)和檢修經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，有必要制定標(biāo)準(zhǔn)化檢修流程。無(wú)論是何種原因?qū)е掠臀划惓Ｐ盘?hào)，如果條件允許應(yīng)盡可能檢查和核對(duì)變壓器(電抗器)的實(shí)際油位；其次應(yīng)檢查呼吸器的管道是否堵塞，排除假油位的情形；然后應(yīng)對(duì)油位計(jì)的二次回路開(kāi)展排查；考慮到更換油位計(jì)或檢修膠囊、儲(chǔ)油柜需要進(jìn)行排油、真空注油、熱油循環(huán)等工作，工作相對(duì)復(fù)雜，一般將該項(xiàng)工作放在最后開(kāi)展。因此變壓器(電抗器)油位異?？砂慈缦聵?biāo)準(zhǔn)化檢修流程處理，如圖10所示。

圖10　標(biāo)準(zhǔn)化檢修流程

5　預(yù)防措施

為了確保能夠正確監(jiān)視變壓器(電抗器)油位，杜絕變壓器(電抗器)油位報(bào)警故障，可以采取以下措施。

a. 在變壓器的制造組裝階段，油位計(jì)在安裝好后，用手輕輕撥動(dòng)浮球，使其上下擺動(dòng)，觀察油位計(jì)是否正常指示。

b. 在變壓器安裝階段，當(dāng)變壓器完成注油后，應(yīng)按照規(guī)定使用氮?dú)饣蚋稍锟諝庾⑷肽z囊，使儲(chǔ)油柜頂部的放氣塞滲油后停止充氣。一是驗(yàn)證膠囊是否完好，二是為了將儲(chǔ)油柜中的空氣排進(jìn)，防止產(chǎn)生假油位。

c. 在變壓器(電抗器)的驗(yàn)收環(huán)節(jié)，加強(qiáng)對(duì)信號(hào)回路的驗(yàn)收把關(guān)，確保施工單位按圖施工，油位計(jì)能正確發(fā)出油位異常報(bào)警。

d. 在變壓器(電抗器)的運(yùn)行階段，加強(qiáng)對(duì)變壓器(電抗器)油位指示和呼吸器的觀察巡檢，尤其是加強(qiáng)相關(guān)接線(xiàn)端子的防雨措施，及時(shí)分析和處置異?，F(xiàn)象。

e. 在變壓器(電抗器)的檢修階段，如需要通過(guò)油枕進(jìn)行熱油循環(huán)，請(qǐng)將油位計(jì)的浮球先取下，待熱油循環(huán)結(jié)束后再將浮球恢復(fù)安裝，防止對(duì)浮球及連桿造成損傷。

6　結(jié)束語(yǔ)

變壓器(電抗器)的油位對(duì)于其安全可靠運(yùn)行具有重要意義，本文在總結(jié)常見(jiàn)油位異常處理措施的基礎(chǔ)上，提出了標(biāo)準(zhǔn)化檢修流程，給出相應(yīng)的預(yù)防措施，為變壓器(電抗器)油位異常處理和預(yù)防提供借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程：Q/GDW 168—2008[S].

[2]電氣裝置安裝工程電力變壓器、油浸式電抗器、互感器施工及驗(yàn)收規(guī)范：GB 50148—2010[S].

[3]李威.大型變壓器產(chǎn)生假油位的原因分析及處理方法[J]. 變壓器，2008，45(3)：70.

[4]黃衍臻.一臺(tái)220 kV主變壓器膠囊式儲(chǔ)油柜油位異常原因分析及防范措施[J].2010,47(1):72-74.

[5]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(bào)，2013,18(3):24-27.

[6]UZF、UZB系列指針式油位表(計(jì))使用說(shuō)明書(shū)[Z].沈陽(yáng):沈陽(yáng)市旭升電器有限公司．