陳浩

摘要：根據(jù)變壓器油枕的結(jié)構(gòu)及作用，分析變壓器非故障情況下，在運行、維修中油位出現(xiàn)異常的原因。結(jié)合幾起變壓器用油位計和呼吸器的故障案例，對故障的原因和處理過程進行了分析，并提出了改進建議。

關(guān)鍵詞：變壓器油枕油位;計測量原理;故障分析

1 引言

對于大型發(fā)電廠和220kV及其以上變電站，主變壓器是主要一次設備，主要由鐵芯、繞組、油箱、儲油柜、絕緣套管、冷卻器、呼吸器等組成。一旦變壓器出現(xiàn)異常或故障需要變壓器停運時供電量急速下降，將對的電網(wǎng)和電廠的用戶造成非常大的影響，而變壓器油位合適是保證變壓器安全穩(wěn)定運行的重要指標，油枕油位計就是在變壓器正常運行時提供內(nèi)部油位顯示的唯一設備，一旦油位計故障變壓器油位將失去監(jiān)視。

2 變壓器油枕油位計測量原理

儲油柜（俗稱油枕）作為現(xiàn)代大型變壓器重要的組成部分，不但能夠?qū)τ拖溥M行儲、補油，還起著隔離空氣、降低油質(zhì)劣化速度的作用。隨著技術(shù)的不斷進步，儲油柜的形式不斷變化，技術(shù)含量不斷提高，出現(xiàn)了不同形式、不同原理的儲油柜。其中，最為常見的膠囊式儲油柜，見圖1。

其中，儲油柜本體中的油與油箱相通，而儲油柜本體是一個密閉容器。眾所周知，變壓器油的膨脹系數(shù)為0.0007/℃，在一定的溫度范圍內(nèi)，油溫每升高1℃，油體積就會膨脹萬分之七[1]。當變壓器油的體積隨著油的溫度膨脹或縮小時，儲油柜中油面就會隨之上升或下降。那么，儲油柜中油位變化后的壓力是如何平衡的，這就需要依靠儲油柜內(nèi)部的耐油橡膠囊（俗稱大油囊）。膠囊內(nèi)氣室通過呼吸器與大氣連通。正常運行時，氣囊以膨脹狀態(tài)浮在油面上。當變壓器油溫升高膨脹時，油枕內(nèi)油面上升，擠壓膠囊向外排氣;反之，當油溫降低，油面下降時，膠囊與油之間形成真空，大氣通過呼吸器壓入膠囊使之再次脹大，自動平衡膠囊內(nèi)外兩側(cè)壓力。同時，可以注意到，在儲油柜下部附加了一個小油枕，內(nèi)部有一個隔膜壓油袋（俗稱小油囊）。隔膜壓油袋中的油用連管連通油表，使油表中的油與儲油柜中的油互相隔離，以防止油室進入空氣。當儲油柜中油位發(fā)生變化時，因與其油表中的油位高低不同而引起壓差，通過隔膜壓油袋傳遞，使油表油位和儲油柜油位同步變化。

這種膠囊式儲油柜，保證了變壓器本體中油與大氣相隔離，油的老化速度大大降低，起到了保護油質(zhì)的作用，保證了變壓器的長期健康運行。但是，如果注油方法不當，或儲油柜及膠囊密封破壞，就會造成油表指示油位與實際油位不符，出現(xiàn)假油位現(xiàn)象，嚴重的會造成變壓器噴油或缺油，致使壓力釋放器、氣體繼電器動作，導致變壓器停運。

3 故障案例分析

3.1 案例背景

2018年7月，某220kV變電站3號主變凌晨突發(fā)“輕瓦斯故障”報警信號，現(xiàn)場經(jīng)調(diào)度許可退出“重瓦斯保護跳閘”出口壓板后，檢修人員及油色譜化驗人員在現(xiàn)場開展主變本體呼吸回路檢查及氣體取樣工作，結(jié)果和分析如下。

（1）儲油柜油位檢查正常，呼吸器油封杯無氣泡，無呼吸。（2）對主變本體下部取樣閥取油樣時能取出油樣，而打開集氣盒下部放氣閥門取樣時無油流出。（3）為排除集氣盒銅管堵塞的故障，關(guān)閉集氣盒下部放氣閥門后，在氣體繼電器上部放氣閥門進行取樣，此時發(fā)現(xiàn)氣體繼電器內(nèi)玻璃視窗上部油位線下降，明顯可看到氣體繼電器內(nèi)部氣室增大，檢修人員立即關(guān)閉氣體繼電器上部放氣閥，防止繼續(xù)進氣。（4）檢修人員對氣體繼電器、截流閥前后閥門、呼吸管道閥門關(guān)閉位置進行詳細檢查，閥門均處于開啟狀態(tài)。當打開呼吸器頂部連接法蘭螺栓后發(fā)現(xiàn)有進氣的聲音，呼吸器仍無呼吸。（5）拆除呼吸器后，在氣體繼電器上部放氣閥門進行取樣時，有出氣聲音且氣體繼電器內(nèi)部氣室減小，關(guān)閉氣體繼電器上部放氣閥門后，從集氣盒下部閥門進行取樣時油正常流出，從集氣盒取、放氣后正常。

3.2 故障原因分析

取樣時氣體繼電器氣室增大致使玻璃視窗內(nèi)油面油位線下降的原因是繼電器內(nèi)部存在負壓，打開取樣閥門后外部氣體進入氣體繼電器內(nèi)部;采集到的本體油樣進行油色譜分析后各數(shù)據(jù)合格無異常，氣樣分析檢查結(jié)果為空氣，可推斷主變本體內(nèi)部并無故障點，輕瓦斯告警與內(nèi)部故障無關(guān);呼吸器檢查無呼吸，頂部法蘭連接螺栓打開后有進氣聲音表明呼吸器有堵塞，現(xiàn)場對呼吸器解體檢查發(fā)現(xiàn)，呼吸器下部的進氣口較小，且被變色硅膠顆粒堵塞。

事后查找3號主變歷年的工作票及修試記錄發(fā)現(xiàn)，該臺主變自2009年進行過例試后，從未進行過呼吸器硅膠更換，硅膠也未發(fā)生變色。運行人員在日常巡視中也未注意到該主變呼吸器雖有呼吸但呼吸量較小。隨著時間推移，變壓器運行過程中存在震動導致變色硅膠較小的顆粒逐漸下沉直至落入呼吸器底盤的進氣口內(nèi)并堵塞，且“輕瓦斯告警”發(fā)信當晚氣溫下降近10℃，環(huán)境氣溫處于驟降的過程，儲油柜內(nèi)膠囊從膨脹變?yōu)槭湛s，當呼吸器堵塞后，呼吸管道不暢通，膠囊收縮形成負壓導致儲油柜內(nèi)的油不能進入到氣體繼電器管道，而本體內(nèi)部熱脹冷縮油位下降導致氣體繼電器管道油面下降并在上部形成真空區(qū)，致使氣體繼電器開口杯隨油面下降造成“輕瓦斯告警”。

由于此結(jié)構(gòu)的呼吸器存在易造成呼吸器堵塞的情況，因此，對該主變更換了新型呼吸器（見圖2），新呼吸器的底部有一層金屬濾網(wǎng)及金屬長條形隔層氣柵，硅膠不易堵塞，且呼吸器上下部均設有閥門，可在不拆卸呼吸器的情況下更換硅膠，便于檢修。結(jié)合此次故障，對所維護的主變、高抗及站用變等設備開展隱患排查，全部更換新型呼吸器，杜絕該類故障再次發(fā)生。

5 結(jié)論

儲油柜整體結(jié)構(gòu)雖較為簡單，但對油位影響的因素較為復雜，且之間互有影響。油位出現(xiàn)異常時一定要綜合考慮。注油時，謹記要緩慢進行，把握每一個細節(jié)，這需要檢修人員在注油過程中，嚴格執(zhí)行工藝要求，充分考慮溫度、把握注油速度、充氣壓力及膠囊式儲油柜結(jié)構(gòu)。另外，還需要運行人員巡檢時，關(guān)注變壓器油位隨溫度變化趨勢，為假油位的分析提供依據(jù)。只有這樣才能確保變壓器的安全運行。

參考文獻

[1]徒艷麗，俎永強，沈洪波，etal.發(fā)電廠大型變壓器油枕油位計指示突然變零原因分析及對策研究[J].廣東科技，2012，21（19）：16-16.

[2]陳旭艷.變壓器壓力釋放閥與油枕油位計誤動作原因及對策[C]//中國電工技術(shù)學會學術(shù)年會——新能源發(fā)電技術(shù)論壇.0.

[3]陳旭艷.變壓器壓力釋放閥與油枕油位計誤動的原因及對策[J].電工技術(shù)，2014（4）：9-9.