馬　凱，黃道均，謝　佳，黃偉民，廖羽晗

(國網(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，對變壓器(電抗器)的安全可靠運行具有重要意義，因此變壓器(電抗器)油位合適是衡量和保證變壓器(電抗器)安全可靠運行的重要指標，也是變壓器(電抗器)運行維護、檢修的重要項目[1-2]。變壓器(電抗器)在實際運行中可能因為多種原因發(fā)出油位異常報警[3-5]。在實施輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修后，檢修人員針對變壓器(電抗器)的油位異常情況應(yīng)重點從兩方面入手：一是對油位異常狀況進行準確分析判斷；二是執(zhí)行標準化的檢修流程，從而盡快排除設(shè)備隱患，縮短停電時間，提高變壓器(電抗器)運行的可靠性。

2　常見油位異常信號原因

典型的儲油柜的結(jié)構(gòu)如圖1所示，儲油柜油位計作為顯示變壓器(電抗器)內(nèi)部油位的唯一設(shè)備，其與儲油柜、膠囊、呼吸器配合實現(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)使用油位計均為浮球傳動式，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要由指針和表盤構(gòu)成的顯示部分、磁鐵(或凸輪)輔助開關(guān)構(gòu)成的報警部分、換向及變速的齒輪組、擺桿和浮球構(gòu)成的傳動部分組成[6]。當儲油柜內(nèi)的油位升高或降低時，油位計的浮球或連桿隨之升高或降低，帶動傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)動(膠囊起限位作用)，通過磁鋼使報警部分的磁鐵(或凸輪)和顯示部分的指針旋轉(zhuǎn)，當油位達到最低或者最高時，磁鐵吸合(或凸輪撥動)相應(yīng)的微動開關(guān)，此時正確發(fā)出油位異常報警信號。

圖1　膠囊式儲油柜結(jié)構(gòu)

圖2　浮球傳動式油位計結(jié)構(gòu)

但是變壓器(電抗器)在實際運行中可能因為多種原因誤發(fā)出油位異常報警，嚴重影響其安全可靠運行。

對安徽省內(nèi)500 kV及以上變電站2013年以來發(fā)生的油位異常情況進行統(tǒng)計，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

3　油位異常信號常見案例處理

3.1　實際油位偏高

2016年1月28日，某1 000 kV特高壓站開展基建工作驗收過程中，驗收人員發(fā)現(xiàn)某1 000 kV線路電抗器后臺發(fā)出“油位高報警”信號。經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)該電抗器C相油位計指數(shù)已超過最大值，明顯比其余兩相偏高。為確認該電抗器的實際油位，技術(shù)人員現(xiàn)場根據(jù)連通閥原理對該電抗器三相進行油位測量，并且根據(jù)油溫—油位曲線，如圖3所示。對實際油位進行判斷，其測量結(jié)果如表2所示。

圖3　電抗器運行溫度與儲油柜油面高度對應(yīng)曲線

項別油溫/℃理論油位值/%理論油面高度/mm油位表實際值/%實際油面高度/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，施工單位卻沒有及時對該電抗器C相的油位進行調(diào)整。在查清油位異常的原因后，技術(shù)人員打開該電抗器儲油柜排油閥進行排油，根據(jù)油溫—油位曲線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)生油位計異常情況，油位計指數(shù)突然變?yōu)榱恪z修人員現(xiàn)場仔細檢查未發(fā)現(xiàn)滲漏油情況，適量補油后油位計指數(shù)仍然為零，初步判斷為油位計故障。拆下油位計后發(fā)現(xiàn)該油位計浮球破裂，如圖4所示。油位計浮球破裂后進油導(dǎo)致浮球下沉，因此油位計指示降為零。現(xiàn)場更換新的浮球，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星期以前開展了濾油工作，真空濾油機過濾后的絕緣油經(jīng)儲油柜注入站用變，推測可能是濾油時導(dǎo)致油位計浮球損傷。

圖4　浮球破裂

3.3　傳動齒輪變形

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

圖5　油位計傳動齒輪破損

3.4　膠囊破裂

2013年6月6日，某500 kV變電站保護后臺2號主變C相油位低發(fā)出報警，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)C相油位計指示較其余兩相明顯偏低，同時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油柜內(nèi)部膠囊發(fā)生破裂，遂對該主變進行停電檢修。檢修人員將儲油柜內(nèi)的膠囊拆卸下來，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間，檢修人員按照有關(guān)要求進行注油排氣工作，并根據(jù)油溫—油位曲線將該主變油位調(diào)至合適位置。隨后檢修人員在檢修車間對破損的膠囊進行充氣，當加壓到50 kPa時使用泡沫檢漏法發(fā)現(xiàn)一處位于膠囊中間的漏點(長度約6 mm)，從外觀看來疑為尖銳物刺傷。正是由于該膠囊破裂下沉導(dǎo)致油位計浮球向下運動，進而引起油位低報警。

圖6　儲油柜呼吸器噴油

3.5　油位計的設(shè)計與安裝不一致

2016年6月1日以來，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)生過數(shù)次誤報油位異常信號的情況。檢修人員結(jié)合設(shè)計圖紙對該電抗器的信號回路開展排查，發(fā)現(xiàn)該電抗器圖紙設(shè)計的油位計的輔助節(jié)點結(jié)構(gòu)與實際采用的油位計的輔助節(jié)點結(jié)構(gòu)不同，如圖7所示。根據(jù)圖7可以看出，圖紙設(shè)計的油位計具有兩對獨立的輔助節(jié)點(共4個接線端子)；而現(xiàn)場實際采用的油位計雖然也是4個接線端子，但是低油位報警節(jié)點2-1、高油位報警節(jié)點3-1共用端子1，4號端子為接地端子，其底座接地。

(a)設(shè)計結(jié)構(gòu)(b)實際結(jié)構(gòu)圖7　油位計輔助節(jié)點

施工單位未注意到油位計輔助節(jié)點結(jié)構(gòu)設(shè)計和實際不一致，在油位計和端子箱中仍然按照設(shè)計圖進行接線。根據(jù)以上兩點，該電抗器的油位異常報警信號由設(shè)計圖8(a)變成實際圖8(b)。

(a)設(shè)計圖

(b)實際圖圖8　電抗器油位異常報警回路

對比圖8(a)和圖8(b)可以看出電抗器的油位異常報警回路具有明顯的接線錯誤，其錯誤點主要有以下三方面：

a. 由于油位計輔助節(jié)點的實際結(jié)構(gòu)，電抗器只能通過三相油位計2-1節(jié)點發(fā)出油位低報警信號，而無法通過3-1節(jié)點發(fā)出油位高報警信號。

b. 如果發(fā)生油位低報警，即電抗器任意一相油位計的2-1節(jié)點閉合，在發(fā)出油位低報警的同時會導(dǎo)致直流接地。

c. 由于油位計的4號端子接地，因此當直流系統(tǒng)發(fā)生正接地時，三相油位計的2-1端子相當于短接，后臺誤發(fā)油位異常信號報警。

為了解決該缺陷，檢修人員決定利用油位計的實際結(jié)構(gòu)，對現(xiàn)場實際接線進行更改， 同時將C相油位計4號接地端子上的接線解除，更改后的油位異常報警回路如圖9所示。隨后檢修人員從三相的油位計依次短接2-1、3-1節(jié)點，后臺均正確發(fā)出油位異常信號。

圖9　更改接線后的電抗器油位異常報警回路

3.6　油位計的二次接線進水

2015年3月18日，某500 kV變電站4號主變后臺發(fā)油位異常告警。當日大雨天氣，考慮到該主變?nèi)嘤臀恢甘菊Ｇ掖饲熬窗l(fā)生過油位異常報警，檢修人員懷疑可能是設(shè)備進水導(dǎo)致短路，于是對主變?nèi)嚅_展排查。經(jīng)現(xiàn)場查明，該主變B相本體端子箱輕微受潮，在對該端子箱簡單烘干、將油位計公共端絕緣包扎處理后，油位異常信號消失。在對三相本體端子箱更換箱門密封圈后，該主變至今未誤發(fā)油位異常告警。

4　標準化檢修流程

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

a. 變壓器(電抗器)的實際油位偏高或偏低。

b. 油位計本身的故障，如連桿斷裂、浮球破裂或齒輪磨損等。

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

d. 油位計二次信號回路故障，如電纜斷線、破皮、接線錯誤或接線端子進水等。

對于油位異常的處理，由于存在多種原因，而設(shè)備停電時間有限，為了提高檢修效率，在現(xiàn)有案例庫和檢修經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，有必要制定標準化檢修流程。無論是何種原因?qū)е掠臀划惓Ｐ盘?，如果條件允許應(yīng)盡可能檢查和核對變壓器(電抗器)的實際油位；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)對油位計的二次回路開展排查；考慮到更換油位計或檢修膠囊、儲油柜需要進行排油、真空注油、熱油循環(huán)等工作，工作相對復(fù)雜，一般將該項工作放在最后開展。因此變壓器(電抗器)油位異?？砂慈缦聵藴驶瘷z修流程處理，如圖10所示。

圖10　標準化檢修流程

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，油位計在安裝好后，用手輕輕撥動浮球，使其上下擺動，觀察油位計是否正常指示。

b. 在變壓器安裝階段，當變壓器完成注油后，應(yīng)按照規(guī)定使用氮氣或干燥空氣注入膠囊，使儲油柜頂部的放氣塞滲油后停止充氣。一是驗證膠囊是否完好，二是為了將儲油柜中的空氣排進，防止產(chǎn)生假油位。

c. 在變壓器(電抗器)的驗收環(huán)節(jié)，加強對信號回路的驗收把關(guān)，確保施工單位按圖施工，油位計能正確發(fā)出油位異常報警。

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

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

6　結(jié)束語

變壓器(電抗器)的油位對于其安全可靠運行具有重要意義，本文在總結(jié)常見油位異常處理措施的基礎(chǔ)上，提出了標準化檢修流程，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。

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