一起500kV 變壓器有載開關(guān)油位低的分析及處理

陳韶輝，郭全軍，陳欣，鄧華，仵蒙

（國網(wǎng)浙江省電力有限公司超高壓分公司，浙江 杭州 311121）

1 前言

有載調(diào)壓變壓器是現(xiàn)代電網(wǎng)中必不可少的設(shè)備，在電網(wǎng)中用于逆調(diào)壓、電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)、無功分配以及調(diào)整負(fù)荷潮流，其運(yùn)行狀況直接影響系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性及其他電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。有載開關(guān)是變壓器實(shí)現(xiàn)有載調(diào)壓的關(guān)鍵設(shè)備，調(diào)壓前，必須確保有載開關(guān)儲(chǔ)油柜油位正常，一旦缺油或無油，必須及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)油并禁止操作。如強(qiáng)行操作，操作過程中觸頭產(chǎn)生的電弧無法熄滅，將導(dǎo)致大量氣體和變壓器油沖向儲(chǔ)油柜使氣體繼電器動(dòng)作，引起主變跳閘；同時(shí)，由電弧產(chǎn)生的能量，如果無法及時(shí)得到釋放，將有可能造成有載開關(guān)甚至主變爆炸，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安全。

電力變壓器目前在加補(bǔ)充油時(shí)，主要采用注油排氣法（主變大修時(shí)采用）、充氣排氣法和抽氣排氣法等三種，而針對(duì)有載開關(guān)油位低的常規(guī)處置方法，主要采用停電情況下對(duì)有載分接開關(guān)油室進(jìn)行注油，電力變壓器在運(yùn)行中進(jìn)行停電補(bǔ)油的方式已不能使用我國電力供應(yīng)日趨緊張、缺電現(xiàn)象日益嚴(yán)重的形勢(shì)。本文針對(duì)一起500kV變壓器有載開關(guān)油位低的異常，提出一種通過主變本體油枕對(duì)有載開關(guān)進(jìn)行帶電補(bǔ)油的處理方法，闡述了有載開關(guān)帶電補(bǔ)油的具體過程和注意事項(xiàng)，對(duì)變壓器有載開關(guān)帶電補(bǔ)油具有借鑒意義。

2 異常情況

2.1 設(shè)備基本情況

某變電站3 號(hào)主變由保定天威于2000 年8 月生產(chǎn)，型號(hào)：ODFPSZ-250000/500，有載開關(guān)由德國MR 公司于2000 年生產(chǎn)，型號(hào)：RI3000-300D10191WR。主變油枕為波紋式儲(chǔ)油柜結(jié)構(gòu)，有載開關(guān)油枕為敞開式儲(chǔ)油柜結(jié)構(gòu)。

2.2 異常情況

某日，某變電站3 號(hào)主變后臺(tái)報(bào)“3 號(hào)主變非電量保護(hù)有載開關(guān)油位低”“3 號(hào)主變非電量保護(hù)運(yùn)行異?！保F(xiàn)場檢查3 號(hào)主變?nèi)嘤休d開關(guān)油位分別是0.3、2.2、3，如圖1 所示。3 號(hào)主變本體油位三相分別是5.9、5.9、5.9，3 號(hào)主變本體油位高于有載開關(guān)油位?，F(xiàn)場未發(fā)現(xiàn)滲漏油情況，3 號(hào)主變有載開關(guān)A、B 相瓦斯繼電器內(nèi)部積聚部分氣體，其中A 相氣體至瓦斯繼電器視窗約1/2處，B 相氣體至瓦斯繼電器視窗約5/6 處，C 相瓦斯繼電器視窗內(nèi)未見氣體，如圖2 所示。

圖1 3 號(hào)主變有載開關(guān)三相油位

圖2 3 號(hào)主變有載開關(guān)三相瓦斯繼電器內(nèi)部氣體積聚情況

2.3 前期檢修情況

2019 年11 月5 日～30 日開展該主變大修工作，主要包括主變本體、有載開關(guān)非電量附件及其電纜更換，主變冷卻器附件更換、本體內(nèi)檢、有載開關(guān)吊芯等項(xiàng)目。

3 號(hào)主變相關(guān)附件更換、內(nèi)檢結(jié)束后開展抽真空、真空注油、熱油循環(huán)、靜置等工序，3 號(hào)主變本體與有載開關(guān)同步開展抽真空，各相主變本體熱油循環(huán)后開展本體油位調(diào)整與有載開關(guān)注油工作，11 月21 日3 號(hào)完成主變A 相有載開關(guān)注油，11 月22 日完成3 號(hào)主變B相有載開關(guān)注油，11 月24 日完成3 號(hào)主變C 相有載開關(guān)注油。

有載開關(guān)注油方式采用將變壓器本體油枕注放油口通過輸油管連接至有載開關(guān)濾油機(jī)出油口側(cè)閥門接口注油至有載開關(guān)頭蓋頂部位置，有載開關(guān)注油接口如圖3所示。主變?nèi)嘧⒂徒Y(jié)束后，本體油位均調(diào)整至6.5，有載開關(guān)三相油位均調(diào)整至3，主變靜置期間多次開展本體與有載開關(guān)排氣，無氣體排出后即停止排氣。

圖3 有載開關(guān)注油口

3 現(xiàn)場處理情況

3.1 簡要分析

3 號(hào)主變有載開關(guān)總油量約210L，主變大修后油枕設(shè)計(jì)儲(chǔ)油量約70L，A 相有載開關(guān)油位指示由3 降至0.3，油位下降明顯，考慮到有載開關(guān)總油量少，結(jié)合夜間環(huán)境溫度下降、負(fù)荷下降會(huì)使油溫持續(xù)降低，油的熱脹冷縮會(huì)造成油位繼續(xù)降低的情況，有載開關(guān)芯體存在漏空的隱患，可能導(dǎo)致有載開關(guān)擊穿事故的發(fā)生。為保證設(shè)備可靠運(yùn)行，確認(rèn)采取由變壓器本體油枕注放油口通過輸油管緩慢補(bǔ)油至有載開關(guān)油枕注放油口的方式進(jìn)行帶電補(bǔ)油。分析帶電補(bǔ)油過程中主要風(fēng)險(xiǎn)及預(yù)控措施如下。

（1）為防止補(bǔ)油過程中主變有載開關(guān)重瓦斯誤動(dòng)作造成主變?nèi)齻?cè)跳閘，需將其由跳閘改信號(hào)。

（2）有載開關(guān)常規(guī)補(bǔ)油方法為通過有載開關(guān)入油管，入油管位于有載開關(guān)切換芯子油室的上部，補(bǔ)油時(shí)，變壓器油通過入油管注入有載開關(guān)油時(shí)，油室注滿后變壓器油經(jīng)油管、氣體繼電器及油管向儲(chǔ)油柜注油，該方法需有大量變壓器油經(jīng)過氣體繼電器，且油流方向與氣體繼電器重瓦斯動(dòng)作方向一致，記憶造成重瓦斯動(dòng)作。本次工作不通過主變有載開關(guān)頭蓋吸油管與回油管接口開展注油，一方面，可有效地防止有載開關(guān)重瓦斯保護(hù)信號(hào)的出現(xiàn)；另一方面，也可有效減少注油過程中產(chǎn)生的氣體積聚在有載開關(guān)芯體及瓦斯繼電器內(nèi)部。

（3）為防止補(bǔ)油過程中，油流速度過大造成主變本體油枕油流擾動(dòng)導(dǎo)致主變本體重瓦斯誤動(dòng)作及有載開關(guān)內(nèi)部壓力升高導(dǎo)致有載開關(guān)壓力釋放閥誤動(dòng)作，需要嚴(yán)格控制補(bǔ)油的流速；同時(shí)，補(bǔ)油時(shí)外接的同時(shí)輸油管道內(nèi)徑尺寸為φ25，內(nèi)徑較小，如果流速過大可能會(huì)造成補(bǔ)油管接頭脫落。綜合考慮以上因素，補(bǔ)油時(shí)，流速控制在20L/h。

（4）在帶電補(bǔ)油時(shí)，需防止空氣進(jìn)入主變本體及有載開關(guān)內(nèi)部造成變壓器油老化、絕緣降低等問題的出現(xiàn)，因此，在補(bǔ)油各環(huán)節(jié)必須嚴(yán)控空氣進(jìn)入。

3.2 帶電補(bǔ)油流程

在帶電補(bǔ)油的各環(huán)節(jié)中，需嚴(yán)格執(zhí)行上述各風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控措施，本次帶電補(bǔ)油管路連接布置如圖4 所示，補(bǔ)油流程如下。

圖4 有載開關(guān)帶電補(bǔ)油管路連接布置

（1）停用有載開關(guān)重瓦斯保護(hù)，拆除有載開關(guān)呼吸器，檢查呼吸是否正常（本體油枕為波紋式結(jié)構(gòu)，無呼吸器）。

（2）清潔輸油管及其兩側(cè)的對(duì)接法蘭。

（3）先連接輸油管與本體油枕下部注放油口的閥門。輸油管的另外一側(cè)法蘭抬升高度應(yīng)高于本體油枕下部注放油口的閥門，防止空氣進(jìn)入本體。緩慢打開本體下部排油管閥門，排掉輸油管內(nèi)的空氣，直到管內(nèi)空氣基本排盡，油溢出來，關(guān)閉本體油枕下部注油口閥門，期間持續(xù)觀察本體瓦斯繼電器視窗內(nèi)油流涌動(dòng)情況。

（4）連接輸油管與有載開關(guān)油枕下部注放油口閥門。

（5）管道連接好后，再次檢查補(bǔ)油管道兩側(cè)閥門都是關(guān)閉狀態(tài)。

（6）先打開本體油枕下部注放油口閥門，通過輸油管自帶放氣口，對(duì)管道內(nèi)部進(jìn)行再次排氣，排氣完畢后，再打開有載油枕下部注放油口閥門，讓油緩慢流入有載開關(guān)油枕，流速控制在20L/h，期間持續(xù)觀察本體及有載開關(guān)瓦斯繼電器視窗內(nèi)油流涌動(dòng)情況。

（7）持續(xù)補(bǔ)油至額定油位。補(bǔ)油結(jié)束后，先關(guān)閉本體油枕下部注放油口閥門，再關(guān)閉有載開關(guān)油枕下部注放油口閥門。

（8）重復(fù)多次排氣。排氣位置為有載開關(guān)頭蓋放氣塞E1 和S 管放氣塞，放氣過程中，保持與帶電部位的距離。

（9）拆除輸油管。封閉本體、有載油枕下部注放油口閥門的悶板。

（10）恢復(fù)有載開關(guān)呼吸器，觀察有載開關(guān)瓦斯繼電器擋板位置正常，后臺(tái)無異常信號(hào)。

4 原因分析

有載開關(guān)瓦斯繼電器僅具備油流動(dòng)作功能，未設(shè)置集氣盒等專用排氣結(jié)構(gòu)，為保證有載開關(guān)瓦斯繼電器內(nèi)氣體排出，廠家規(guī)定，有載開關(guān)瓦斯繼電器與開關(guān)油枕之間的聯(lián)管必須向上傾斜大于2%，現(xiàn)場檢查3 號(hào)主變A相有載開關(guān)瓦斯繼電器與開關(guān)油枕之間的聯(lián)管朝油枕側(cè)略有傾斜，如圖6 所示。

圖6 有載開關(guān)瓦斯繼電器與開關(guān)油枕之間的聯(lián)管

有載開關(guān)瓦斯繼電器視窗中部與管路軸心基本持平，當(dāng)有載開關(guān)內(nèi)部存在氣體時(shí)，運(yùn)行過程中，易導(dǎo)致氣體積聚在有載開關(guān)瓦斯內(nèi)部，因其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)無直接手段進(jìn)行排氣，僅可通過拆除瓦斯繼電器視窗周圍12 顆固定螺栓進(jìn)行排氣。

結(jié)合3 號(hào)主變前期檢修情況及有載開關(guān)瓦斯繼電器結(jié)構(gòu)，分析3 號(hào)主變A 相有載開關(guān)油位下降的原因：（1）有載開關(guān)前期檢修排氣不充分，內(nèi)部存在氣體，氣體溢出至有載開關(guān)油枕,油位下降，同時(shí)近期溫度驟降，變壓器油收縮，導(dǎo)致3 號(hào)主變A 相有載開關(guān)油位下降明顯。（2）有載開關(guān)瓦斯繼電器未設(shè)置直接排氣結(jié)構(gòu)，在運(yùn)行過程中，有載開關(guān)內(nèi)部氣體溢出時(shí)易導(dǎo)致瓦斯繼電器內(nèi)部積聚氣體，在一定程度上影響有載開關(guān)油位指示的準(zhǔn)確性。

針對(duì)上述油位下降的針對(duì)性預(yù)控措施：（1）主變有載開關(guān)檢修后應(yīng)充分開展重復(fù)多次排氣工作，盡量延長靜置時(shí)間，提升排氣效果。（2）結(jié)合主變檢修開展有載開關(guān)瓦斯繼電器至油枕聯(lián)管傾斜度排查，對(duì)傾斜度不滿足要求的聯(lián)管應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。

5 結(jié)語

運(yùn)行中變壓器發(fā)現(xiàn)有載開關(guān)油位低異常，在查明異常原因后時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)油處理，當(dāng)設(shè)備無法及時(shí)停電時(shí)，應(yīng)考慮進(jìn)行帶電補(bǔ)油，有載開關(guān)的帶電補(bǔ)油存在因操作不當(dāng)引起變壓器跳閘的風(fēng)險(xiǎn)，帶電補(bǔ)油需充分考慮工作過程中油速及進(jìn)氣可能對(duì)設(shè)備造成的影響。

本文通過對(duì)某500kV 變壓器有載開關(guān)油位低異常進(jìn)行分析，為載開關(guān)帶電補(bǔ)油油位提供了一種可行的處理方法，詳細(xì)闡述了該方法檢試過程中的關(guān)鍵點(diǎn)及預(yù)控措施，對(duì)有載開關(guān)帶電補(bǔ)油具有借鑒意義，有助于保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

日常運(yùn)維應(yīng)加強(qiáng)對(duì)有載開關(guān)油位及滲漏油情況的巡視，檢修時(shí)需對(duì)有載開關(guān)進(jìn)行充分排氣并關(guān)注有載開關(guān)瓦斯繼電器至油枕聯(lián)管傾斜度排查，避免因內(nèi)部窩氣導(dǎo)致運(yùn)行過程中出現(xiàn)氣體繼電器存有氣體或油位下降的異常出現(xiàn)。