配變多功能通用罐式儲(chǔ)油釋壓指示器的研究與應(yīng)用

楊葉奎，楊若雲(yún)

（1.貴州電網(wǎng)銅仁思南供電局，貴州 思南 565100；2.復(fù)旦大學(xué)，上海 楊浦 200433）

近年來(lái)，隨著電力系統(tǒng)電網(wǎng)升級(jí)改造力度加大，配電變壓器逐步走向小容量多布點(diǎn)，布局越加趨于合理，然而，大量客戶普遍反映現(xiàn)在的配電變壓器故障率反而越來(lái)越高，每年燒壞的數(shù)量越來(lái)越多，根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，每年的3—9月潮濕雨季是變壓器繞組故障高發(fā)期，通過(guò)返修廠家反饋及現(xiàn)場(chǎng)對(duì)燒壞的變壓器吊芯檢查發(fā)現(xiàn)大多是相同的繞組線圈扎間短路故障，分接開關(guān)、高低壓引線抽頭氧化發(fā)熱燒壞；仔細(xì)檢查分析發(fā)現(xiàn)都與當(dāng)前YW型系列管式油位指示計(jì)有關(guān)，均是靠近管式油位指示計(jì)下面的C相高壓繞組線圈扎間短路故障及變壓器缺油運(yùn)行引起，基于此，開展新型配變油位指示器研究解決YW型系列管式油位指示計(jì)設(shè)計(jì)缺陷帶來(lái)的電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)刻不容緩。

1 YW型系列管式油位指示計(jì)應(yīng)用現(xiàn)狀

當(dāng)前所有型號(hào)為S9～S11的10 kV油浸式全密封變壓器，其油箱上側(cè)均是采用YW 型系列管式油位指示計(jì)（如圖1、圖2所示）安裝在變壓器油箱的上部，用以監(jiān)測(cè)變壓器油箱內(nèi)的油位是否正常以及變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)釋放故障壓力。

圖1 YW型系列管式油位指示計(jì)

圖2 配電變壓器YW型系列管式油位指示計(jì)

YW 型系列管式油位指示計(jì)主要是替代傳統(tǒng)的大型油枕中的釋壓功能，減小尺寸便于配電變壓器吊裝及規(guī)格大小適配；但是YW 型系列管式油位指示計(jì)無(wú)任何儲(chǔ)油功能，同時(shí)無(wú)防雨裙，使得配電變壓器在高負(fù)載運(yùn)行時(shí)油箱內(nèi)油溫升高油位上升噴射出變壓器，在低負(fù)載運(yùn)行時(shí)油箱內(nèi)油溫下降、油位也下降，又無(wú)法及時(shí)補(bǔ)油，同時(shí)油位在熱脹冷縮過(guò)程壓力釋放閥打開間隙期間外面空氣潮濕或正在下雨，管式油位指示計(jì)釋放閥上蓋邊緣較小又沒(méi)有防雨裙，極易吸入潮濕空氣及雨水，在變壓器內(nèi)部形成水珠聚集下滴，同時(shí)管式油位指示計(jì)安裝下方正對(duì)C 相繞組線圈，導(dǎo)致C 相高壓繞組線圈縱向絕緣嚴(yán)重受損發(fā)生扎間短路故障，燒毀變壓器而退出運(yùn)行。

由于沒(méi)有儲(chǔ)油功能，導(dǎo)致所有運(yùn)行中的配電變壓器均處于缺油運(yùn)行狀態(tài)，致使變壓器油長(zhǎng)期暴露在空氣中與空氣的接觸面增大氧化受潮老化，線圈鐵芯、分接開關(guān)及線圈抽頭低于油面，長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中受潮，致使絕緣老化，分接開關(guān)及線圈抽頭絕緣嚴(yán)重受損高溫故障燒毀變壓器。導(dǎo)致經(jīng)常性設(shè)備停電引起社會(huì)負(fù)面效應(yīng)，電力事故等。

所有S9～S11 變壓器YW 型系列管式油位指示計(jì)設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)存在上述缺陷，已經(jīng)成為10 kV 配變變壓器大量燒壞的主要因素之一。

2 配變通用型多功能罐式油位指示器的研究

針對(duì)YW 型系列管式油位指示計(jì)存在的設(shè)計(jì)缺陷設(shè)計(jì)一種適應(yīng)各種容量變壓器使用的通用型多功能罐式儲(chǔ)油釋壓油位指示器，該指示器具有儲(chǔ)油功能、防噴油功能、防受潮功能；能夠始終保持繞組線圈置于油面以下，從源頭杜絕配電變壓器因受潮及缺油帶來(lái)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。該設(shè)計(jì)圖如圖3所示。

圖3 多功能罐式油位指示計(jì)設(shè)計(jì)圖

該通用型多功能罐式儲(chǔ)油釋壓油位指示器根據(jù)各型配電變壓器的規(guī)格尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，共3個(gè)型號(hào)，9種規(guī)格（分別是：螺紋型、壓接型、法蘭型，分別對(duì)應(yīng)400 kVA 及以上、400～200 kVA、160～50 kVA 3種容量），不影響變壓器高低壓引出線，不影響變壓器安裝、吊裝；與各種容量變壓器外形、規(guī)格尺寸大小適配；其上端釋放閥上蓋更為寬大并加裝了防雨裙，壓力釋放閥動(dòng)作時(shí)可防止外面的雨水及潮氣進(jìn)入變壓器內(nèi)部，最關(guān)鍵的是該罐式油位指示計(jì)由于預(yù)留空間，在壓力釋放中不噴油，確保了變壓器體內(nèi)油量不發(fā)生變化，油位始終保持在變壓器繞組線圈上面，保障繞組線圈不會(huì)暴露在空氣中受潮及高溫?zé)龎摹?/p>

該指示器中上段加裝了可儲(chǔ)存油量（根據(jù)不同容量變壓器的油量熱縮比率及儲(chǔ)油量的5%設(shè)計(jì)，考慮滿足溢出后儲(chǔ)存油量）的儲(chǔ)油罐，儲(chǔ)油罐的功能與傳統(tǒng)型號(hào)變壓器油枕的功能相似，儲(chǔ)油罐油量可滿足變壓器在日常氣溫及運(yùn)行狀況下油箱及套管內(nèi)均充滿油，長(zhǎng)期運(yùn)行保持線圈鐵芯、分接開關(guān)及線圈抽頭不暴露在油面，降低了油與空氣的接觸面，從源頭杜絕了油受潮和氧化的機(jī)會(huì)，有利于減緩油的老化，儲(chǔ)油罐上有油位觀察窗口，儲(chǔ)油罐內(nèi)的油面以升降為運(yùn)動(dòng)軌跡，顯示變壓器油位的高低。能夠有效保障變壓器的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行如圖4所示。

圖4 系列多功能罐式油位指示器實(shí)物圖

3 通用型多功能罐式油位指示器的創(chuàng)新點(diǎn)

該通用型多功能罐式油位指示計(jì)的特殊設(shè)計(jì)解決了傳統(tǒng)大型油枕帶來(lái)的設(shè)計(jì)布局不合理的問(wèn)題，同時(shí)又解決了管式油位指示計(jì)存在的缺陷。

使水分及潮氣不會(huì)進(jìn)入變壓器油箱，保證變壓器良好的散熱、絕緣性能，減少變壓器絕緣受損故障的發(fā)生，同時(shí)在變壓器壓力釋放過(guò)程中保障油量不會(huì)噴出，使得變壓器油位始終處于線圈鐵芯、分接開關(guān)及線圈抽頭上層，保證變壓器良好的散熱、絕緣性能，減少變壓器絕緣受損故障的發(fā)生，降低設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)；保障了配電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行。

多功能罐式油位指示器與YW 型管式油位指示計(jì)相比，其下端安裝在變壓器上的規(guī)格尺寸及高度一致，可以直接使用不同接口及容量的通用型罐式油位指示計(jì)更換處于運(yùn)行中的大量管式油位指示計(jì)的變壓器，不須對(duì)配電變壓器吊芯更換，直接取下安裝補(bǔ)油十分方便，便于大規(guī)模改造；技術(shù)難度低，成本與YW 系列管式油位指示計(jì)差別不大，特別容易推廣。

4 多功能罐式油位指示器的應(yīng)用及推廣前景

以銅仁思南供電局為例，2020年燒壞配電變壓器106臺(tái)，通過(guò)修理廠家反饋系C相繞組燒壞94臺(tái)，占比89%，每臺(tái)變壓器修理費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)、人工拆除及更換安裝平均在1.5萬(wàn)元左右，總計(jì)141萬(wàn)元左右（變壓器燒壞導(dǎo)致的停電損失未計(jì)在內(nèi)）。

通過(guò)該多功能罐式儲(chǔ)油釋壓油位指示器2021年在銅仁供電局試點(diǎn)推廣應(yīng)用40套，取得了極好的應(yīng)用效果，試點(diǎn)應(yīng)用的40臺(tái)配變，無(wú)一出現(xiàn)缺油及噴油現(xiàn)象，配變始終處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，罐式油位指示器現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，如圖5所示。

圖5 罐式油位指示器現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用圖

通過(guò)該通用型多功能油罐式儲(chǔ)油釋壓油位指示器的全面推廣應(yīng)用，可以從源頭消除后續(xù)可能繼續(xù)大量燒壞配電變壓器的可能，節(jié)約了大量生產(chǎn)運(yùn)行更換變壓器的成本，減少停電時(shí)間，實(shí)現(xiàn)企業(yè)增供擴(kuò)銷，既提升了供電可靠性，又提升了客戶滿意率。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)查新，該成果為目前國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，填補(bǔ)了目前國(guó)內(nèi)主流變壓器設(shè)計(jì)上存在的缺陷及短板，該成果通過(guò)2 項(xiàng)發(fā)明專利實(shí)審，榮獲南方電網(wǎng)公司2021年節(jié)能降碳合理化建議金獎(jiǎng)，該項(xiàng)目具極強(qiáng)的推廣應(yīng)用價(jià)值。