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，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越高，每年燒壞的數(shù)量越來越多，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，通過返修廠家反饋及現(xiàn)場對(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)無任何儲(chǔ)油功能，同時(shí)無防雨裙，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，又無法及時(shí)補(bǔ)油，同時(shí)油位在熱脹冷縮過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)大型油枕帶來的設(shè)計(jì)布局不合理的問題，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1.5萬元左右，總計(jì)141萬元左右（變壓器燒壞導(dǎo)致的停電損失未計(jì)在內(nèi)）。

通過該多功能罐式儲(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)場應(yīng)用，如圖5所示。

圖5 罐式油位指示器現(xiàn)場應(yīng)用圖

通過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

通過查新，該成果為目前國內(nèi)首創(chuàng)，填補(bǔ)了目前國內(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。