張霽月,王維娟
(1.國(guó)網(wǎng)六安供電公司,安徽 六安 237006;2.國(guó)網(wǎng)六安農(nóng)電公司,安徽 六安 237000)
主變壓器在運(yùn)行時(shí),由于油溫的變化會(huì)導(dǎo)致油位的變化。為此,大型油浸電力變壓器需提供儲(chǔ)油柜調(diào)節(jié)油位[1]。由于儲(chǔ)油柜是不透明的金屬制品,油位的顯示指示需通過油位計(jì)指示實(shí)現(xiàn)。為準(zhǔn)確判斷變壓器類油位的真實(shí)情況,主變壓器出廠時(shí)一般都附有一個(gè)油溫油位關(guān)系對(duì)照?qǐng)D表,表示對(duì)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(chǎng)設(shè)備安裝、運(yùn)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(píng)。
1.1.1 膠囊式儲(chǔ)油柜
膠囊式儲(chǔ)油柜原理是利用一個(gè)充氣后比儲(chǔ)油柜內(nèi)徑略小的氣囊,吊裝在儲(chǔ)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(duì)膠囊充氣,能排出儲(chǔ)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(chǔ)油柜
波紋管式儲(chǔ)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(gè)圓柱形腔體。通常,將自由伸縮的波紋管一端固定在儲(chǔ)油柜一側(cè),另一端加裝移動(dòng)導(dǎo)向滑輪,確保波紋管伸縮時(shí)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。
兩種儲(chǔ)油柜結(jié)構(gòu)不同,反映的關(guān)系線也不一樣。但是,在實(shí)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(chǔ)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(shí)際上,油溫油位關(guān)系與儲(chǔ)油柜配置、大小、結(jié)構(gòu)以及油位計(jì)種類等等有關(guān),波紋管儲(chǔ)油柜隨著油溫度的變化基本遵循線性的特性[2],膠囊式儲(chǔ)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(chǎng)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(cuò)誤的話,那將會(huì)給現(xiàn)場(chǎng)造成錯(cuò)誤的判斷,嚴(yán)重的會(huì)威脅到設(shè)備安全運(yùn)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(duì)其進(jìn)行了校核。
2009年12月,公司某座220kV變電站擴(kuò)建增容,新增2號(hào)主變?nèi)萘繛?50000kVA,型號(hào)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(yùn)行業(yè)績(jī),根據(jù)省公司工作要求,現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)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(chǔ)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
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(shí)(實(shí)際油凝固點(diǎn)-25℃),對(duì)應(yīng)的油位計(jì)指示為“0”;油溫升高到90℃時(shí),對(duì)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。
主變吊罩檢查實(shí)施中,結(jié)合真空注油和注油后的熱油循環(huán),我們對(duì)照主變壓器油溫油位線對(duì)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(duì)照曲線油位計(jì)指示調(diào)整儲(chǔ)油柜油位在數(shù)字6.2位置,做好記錄。
變壓器投運(yùn)后,我們根據(jù)需求制定了跟蹤檢查計(jì)劃,定期收集參數(shù),記錄時(shí)間、油溫、油位計(jì)指示、有功負(fù)荷等。頻率約1至2個(gè)月收集一次,以年為周期,涵蓋春夏秋冬四個(gè)季節(jié)。主變投運(yùn)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(jì)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(jì)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(jì)指示和負(fù)荷情況記錄
3.3.1 數(shù)據(jù)處理原則
根據(jù)不同時(shí)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(duì)部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的處理。同時(shí)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(duì)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(jì)指示如表4所示。
表4 選取的溫度值和對(duì)應(yīng)油位計(jì)指示表(溫度由上層油溫度計(jì)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(duì)應(yīng)縱坐標(biāo)油位指示用描點(diǎn)法繪制的函數(shù)關(guān)系線如圖2。
圖2 選擇的某220kV主變實(shí)際油溫油位關(guān)系圖
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(chǔ)油柜通常是臥放的圓柱體,儲(chǔ)油柜內(nèi)油面是平行于地面的一條線段,這條線段隨儲(chǔ)油柜內(nèi)油的變化而變化,單位體積的變壓器油在儲(chǔ)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(chǎng)配置的油溫油位關(guān)系線是線性的關(guān)系。
通過現(xiàn)場(chǎng)校核和比對(duì)膠囊式結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)油柜油溫油位關(guān)系可以得知:該臺(tái)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(cuò)誤的。通過比對(duì)還可以看出,當(dāng)變壓器上層油溫達(dá)到68℃,溫升68℃ -32℃ =36℃時(shí),變壓器儲(chǔ)油柜油位計(jì)指示已超過數(shù)值“9”,油位相當(dāng)高,接近滿油位,可以推測(cè)變壓器儲(chǔ)油柜設(shè)計(jì)也是偏小的。因此,該油溫油位關(guān)系線不能指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)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(bào),2013(3):24-27.
[2]王澤峰,謝碧海,周井生,儲(chǔ)子?xùn)|.金屬波紋式儲(chǔ)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(chǔ)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.