主變壓器油枕油位異常的分析及處理

王敬義

摘 ?要：主變壓器是發(fā)電廠及變電站最主要的電氣設(shè)備，為保障變壓器能安全可靠運行，日常運行要注意觀測主變壓器油枕油位的情況，如果油枕的油位異常，說明主變壓器內(nèi)部可能存在異常情況。由于油枕高于變壓器頂蓋，當(dāng)油箱內(nèi)油受熱膨脹時，一部分油便進(jìn)入油枕油腔里;而當(dāng)油冷卻時，一部分油又重回到油箱，可以保持油箱中油面的穩(wěn)定，進(jìn)而保證變壓器油箱充滿油。變壓器的油面正常變化（排除滲漏油）決定于變壓器的油溫變化，油溫的變化直接影響變壓器油的體積，從而使油枕內(nèi)的油面上升或下降。

關(guān)鍵詞：油枕;波紋管;假油位

中圖分類號：TV738 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2019）35-0108-02

Abstract： The main transformer is the most important electrical equipment in the power plant and substation. In order to ensure the safe and reliable operation of the transformer， attention should be paid to observing the oil level of the oil pillow of the main transformer in daily operation. If the oil level of the oil pillow is abnormal， this means that there may be abnormal conditions in the main transformer. Because the oil pillow is higher than the transformer top cover， when the oil in the oil tank is heated and expanded， part of the oil will enter the oil pillow oil cavity. When the oil is cooled， part of the oil returns to the tank， which can maintain the stability of the oil surface in the tank， and then ensure that the transformer tank is filled with oil. The normal change of transformer oil level （excluding oil leakage） is determined by the change of transformer oil temperature， which directly affects the volume of transformer oil， so that the oil surface in the oil pillow rises or falls.

Keywords： oil pillow; bellows; false oil level

1 電站簡介

雜木寺水電站位于天祝藏族自治縣與涼州區(qū)境內(nèi)的雜木河干流上，電站安裝2臺單機(jī)容量為9MW和1臺5MW的立軸混流式水輪發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)組出線額定電壓10.5kV，采用三機(jī)一變擴(kuò)大單元出線，經(jīng)一臺31.5MVA三相油浸自冷式主變壓器升壓至110kV送出。

該水電站110kV主變壓器油枕型式采用外油式波紋管儲油柜，油枕內(nèi)原配套為磁翻板式油位計，并設(shè)油位過高過低輸出節(jié)點，波紋管與大氣相通，無呼吸器（吸濕器），油枕油位指示通過固定在波紋管活動端的連桿連接磁翻板來間接指示。

2 現(xiàn)象及問題

該110kV主變壓器已投運近十年之久，在2017年主汛期較大負(fù)荷運行時，環(huán)境溫度及負(fù)荷相同的情況下，油枕油位顯示較同工況下異常偏高。2018年度春檢處理后效果甚微，在2018年汛期大負(fù)荷運行時油枕油位計指示將近滿格，監(jiān)控系統(tǒng)“主變壓器油位過高”報警，但主變壓器上層油溫及繞組溫度均在正常范圍內(nèi)。主變壓器油枕油位異常偏高且原因不明，給三臺發(fā)電機(jī)組、主變壓器及送出線路安全穩(wěn)定運行均帶來嚴(yán)重威脅。

3 油枕油位異常原因分析

影響主變壓器油溫的因素有負(fù)荷的變化、環(huán)境溫度和冷卻裝置運行狀況等，如果油溫的變化是正常的，而油枕油位計不變化或變化異常，則說明油位是假的。

運行中出現(xiàn)假油位的原因可能有：（1）油枕內(nèi)波紋管與外界大氣相通的呼吸管堵塞，導(dǎo)致波紋管內(nèi)部壓力與外界大氣壓不平衡，波紋管不能正常伸展或壓縮，造成油位指示偏高或偏低。（2）取自油枕頂部的排氣管及閥門密封不嚴(yán)，外界空氣進(jìn)入油枕油腔，由于該油枕型式為“外油式”，空氣進(jìn)入油枕后使油枕油腔產(chǎn)生一定的氣體空間，從而壓縮波紋管，油位計指示上升，此時形成的“假油位”比實際油位偏高。（3）波紋管軌道卡澀，當(dāng)變壓器油體積隨溫度升高或降低變化時，波紋管不能跟隨油的體積變化而伸縮，不能指示正確油位，顯示異常。（4）波紋管本體破裂，當(dāng)波紋管本體有裂紋等老化痕跡時，油枕內(nèi)的變壓器油便進(jìn)入波紋管芯體，也有一定空氣通過波紋管進(jìn)入油枕油腔，此時波紋管與油枕內(nèi)的油便不能完全隔絕，變壓器油體積變化時，波紋管不能正常收縮或伸展，從而造成“假油位”現(xiàn)象，油位顯示異常。（5）油位計自身卡澀引起的油枕油位指示異常。

4 油枕油位異常處理及改進(jìn)方法

針對造成油枕油位異?？赡艹霈F(xiàn)的各種原因，2018年春檢過程中，主變壓器停電后油溫降至環(huán)境溫度，變壓器油的體積相應(yīng)的減小，此時油枕油位計指示隨之下降，而油位計指示下降的過程是伴隨著油枕內(nèi)波紋管的伸展過程，可以說明波紋管軌道和磁翻板油位計自身并無卡澀，在對油枕呼吸管檢查后管道也無任何堵塞，由此可以明確排除呼吸管堵塞、波紋管軌道卡澀及油位計自身卡澀三個因素。

檢查油枕注（排）油管路連接處和閥門均無滲漏，檢查油枕排氣管閥門發(fā)現(xiàn)有輕微滲油痕跡，此時可以初步判斷為排氣管閥門密封不嚴(yán)導(dǎo)致了油枕“假油位”（油位異常偏高）的可能。對此宜采用“充氣排油”及更換閥門和密封的方法來處理。

處理時，應(yīng)先將重瓦斯保護(hù)由“跳閘”改為“發(fā)信”。

（1）打開油枕排氣管閥門，此時排氣管有含氣體的變壓器油排出，則證明排氣管密封不嚴(yán)使外界空氣進(jìn)入油枕油腔內(nèi)。（2）更換油枕排氣管與油枕本體連接處密封，更換油枕排氣管閥門及密封，將原配套的截止閥更換為不銹鋼高壓球閥，提高閥門密封性能。（3）打開油枕呼吸管閥門，使之與外接氣體（壓縮空氣或氮氣）管路連接。（4）根據(jù)油枕油位-油溫關(guān)系圖明確當(dāng)時變壓器油溫對應(yīng)的油位指示數(shù)值。（5）緩慢向呼吸管充入壓縮空氣或氮氣，充氣壓力不應(yīng)大于0.03MPa，此時油枕排氣管會有含氣體的油溢出。（6）待油枕排氣管穩(wěn)定溢出不含氣體的油流，油位計指示對應(yīng)為變壓器當(dāng)時油溫下的油位時，關(guān)閉排氣管閥門并停止充氣。觀察油位指示，其刻度值應(yīng)與變壓器當(dāng)時的油溫相符且誤差小于1/4刻度格。

至此，“充氣排油”及更換閥門及密封工作即告結(jié)束。檢查各連接處有無滲漏，另油枕呼吸管閥門應(yīng)保持常開;注（排）油管、排氣管閥門應(yīng)關(guān)閉。

經(jīng)此處理后，主變壓器在2018年夏季大負(fù)荷運行時隨即再次出現(xiàn)油枕油位異常偏高情況，且在油枕油位計內(nèi)出現(xiàn)10cm的滲漏油。此時可以斷定導(dǎo)致“假油位”的根本原因為油枕內(nèi)部波紋管破裂，而對此相應(yīng)的處理辦法只有更換油枕。在新油枕的選型方面與原廠家溝通，確定新油枕型式為波紋管外油式儲油柜（圖1）。油枕油位計選用“磁控拉帶式”油位計（圖1），帶有刻度的金屬拉帶的伸縮端與波紋儲油柜的活動端連接，在固定架的上部和下部分別設(shè)有磁保持開關(guān)，在金屬拉帶上設(shè)有兩個磁塊，分別與儲油柜的最高油位刻度、最低油位刻度相對應(yīng)。金屬拉帶伸縮端與波紋儲油柜的活動端同步移動，實現(xiàn)油位刻度的變化。當(dāng)?shù)竭_(dá)最高油位和最低油位時，金屬拉帶上的磁塊觸動固定架上的磁保持開關(guān)，實現(xiàn)持續(xù)報警（圖2）。集油位顯示及報警裝置于一體。新油枕更換完成后對油枕的注油工作：（1）確定油位：按照油位-油溫關(guān)系圖中查出當(dāng)時變壓器油溫對應(yīng)的油位指示數(shù)值（即設(shè)定值），然后打開排氣管閥門和呼吸管閥門，向呼吸管充氣，此時油位指示刻度逐漸變小，當(dāng)油位指示達(dá)到要求設(shè)定的值時，關(guān)閉呼吸管閥門，定位工作完成。（2）注油：在呼吸管閥門關(guān)閉，排氣管閥門打開的狀態(tài)下，從注油口注入相同規(guī)格且混油試驗合格的變壓器油，直至從排氣管中穩(wěn)定溢出不含氣體的油流后，停止注油同時關(guān)閉排氣口、打開呼吸口，此時油位指示數(shù)值會略有升高，屬正?，F(xiàn)象。（3）排氣：注油后靜止12小時以上，再對油枕進(jìn)行“充氣排油”處理，檢查各部無問題后主變壓器即可投入運行。

5 結(jié)束語

新油枕選型采用波紋管外油式儲油柜，采用先進(jìn)的波紋管補(bǔ)償技術(shù)，以不銹鋼波紋管取代以往儲油柜中的橡膠隔膜或橡膠囊，實現(xiàn)對變壓器油的體積補(bǔ)償并使其與外界空氣完全隔絕。因波紋管周圍充滿高于環(huán)境溫度的變壓器油，使波紋管內(nèi)無法產(chǎn)生凝露現(xiàn)象，取消吸濕器。實現(xiàn)真正意義上的免維護(hù)，大大降低了運維人員運行維護(hù)工作量。油枕油位計采用磁控拉帶式油位計，集油位顯示及報警裝置于一體，節(jié)省空間，油位顯示較磁翻板式油位計準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠。

對于主變壓器油枕油位異常這類缺陷，必須要防患于未然，參考主變壓器上層油溫變化情況及油溫-油位關(guān)系圖來判斷油枕油位是否為真實油位。若是由于油溫異常升高、漏油等因素導(dǎo)致的油枕油位異常，應(yīng)針對主變壓器內(nèi)部或外部故障來著手處理，內(nèi)部故障必須引起高度重視，油位隨著油溫異常升高，輕者導(dǎo)致主變壓器重瓦斯等保護(hù)動作、發(fā)電機(jī)組及線路跳閘，重則主變壓器爆炸引起火災(zāi)，連帶損壞發(fā)電機(jī)組、開關(guān)站和送出線路，造成一系列不可估量的損失。主變壓器油溫變化正常且無滲漏油等情況下，出現(xiàn)油位異常現(xiàn)象即“假油位”，此文中以雜木寺水電站主變壓器油枕油位異常偏高的處理過程為例，逐步分析排除可能導(dǎo)致油枕油位異常偏高的各項因素，找出根本原因進(jìn)行徹底處理和改進(jìn)工作。從后期主變壓器汛期大負(fù)荷運行角度出發(fā)，油枕油位異常的分析處理、油枕更換工作，大大降低了發(fā)電機(jī)組、主變壓器、開關(guān)站及送出線路安全穩(wěn)定運行的風(fēng)險，減少后期主變壓器維護(hù)工作量及維護(hù)成本費用，客觀方面也創(chuàng)造和產(chǎn)生了相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益！

參考文獻(xiàn)：

[1]雜木寺水電站檢修規(guī)程匯編（電氣部分）[Z].2013，3.

[2]沈陽天工電力設(shè)備廠：波紋管式變壓器儲油柜安裝使用說明書[Z].

[3]張忠魁.變壓器假油位與正確注油方法[J].西北電力技術(shù)，2004（4）：150-151.

[4]李威.大型變壓器產(chǎn)生假油位的原因分析及處理方法[J].變壓器，2008（3）：70.