论文部分内容阅读
摘要：根据变压器油枕的结构及作用，分析变压器非故障情况下，在运行、维修中油位出现异常的原因。结合几起变压器用油位计和呼吸器的故障案例，对故障的原因和处理过程进行了分析，并提出了改进建议。
关键词：变压器油枕油位;计测量原理;故障分析
1 引言
对于大型发电厂和220kV及其以上变电站，主变压器是主要一次设备，主要由铁芯、绕组、油箱、储油柜、绝缘套管、冷却器、呼吸器等组成。一旦变压器出现异常或故障需要变压器停运时供电量急速下降，将对的电网和电厂的用户造成非常大的影响，而变压器油位合适是保证变压器安全稳定运行的重要指标，油枕油位计就是在变压器正常运行时提供内部油位显示的唯一设备，一旦油位计故障变压器油位将失去监视。
2 变压器油枕油位计测量原理
储油柜（俗称油枕）作为现代大型变压器重要的组成部分，不但能够对油箱进行储、补油，还起着隔离空气、降低油质劣化速度的作用。随着技术的不断进步，储油柜的形式不断变化，技术含量不断提高，出现了不同形式、不同原理的储油柜。其中，最为常见的胶囊式储油柜，见图1。
其中，储油柜本体中的油与油箱相通，而储油柜本体是一个密闭容器。众所周知，变压器油的膨胀系数为0.0007/℃，在一定的溫度范围内，油温每升高1℃，油体积就会膨胀万分之七[1]。当变压器油的体积随着油的温度膨胀或缩小时，储油柜中油面就会随之上升或下降。那么，储油柜中油位变化后的压力是如何平衡的，这就需要依靠储油柜内部的耐油橡胶囊（俗称大油囊）。胶囊内气室通过呼吸器与大气连通。正常运行时，气囊以膨胀状态浮在油面上。当变压器油温升高膨胀时，油枕内油面上升，挤压胶囊向外排气;反之，当油温降低，油面下降时，胶囊与油之间形成真空，大气通过呼吸器压入胶囊使之再次胀大，自动平衡胶囊内外两侧压力。同时，可以注意到，在储油柜下部附加了一个小油枕，内部有一个隔膜压油袋（俗称小油囊）。隔膜压油袋中的油用连管连通油表，使油表中的油与储油柜中的油互相隔离，以防止油室进入空气。当储油柜中油位发生变化时，因与其油表中的油位高低不同而引起压差，通过隔膜压油袋传递，使油表油位和储油柜油位同步变化。
这种胶囊式储油柜，保证了变压器本体中油与大气相隔离，油的老化速度大大降低，起到了保护油质的作用，保证了变压器的长期健康运行。但是，如果注油方法不当，或储油柜及胶囊密封破坏，就会造成油表指示油位与实际油位不符，出现假油位现象，严重的会造成变压器喷油或缺油，致使压力释放器、气体继电器动作，导致变压器停运。
3 故障案例分析
3.1 案例背景
2018年7月，某220kV变电站3号主变凌晨突发“轻瓦斯故障”报警信号，现场经调度许可退出“重瓦斯保护跳闸”出口压板后，检修人员及油色谱化验人员在现场开展主变本体呼吸回路检查及气体取样工作，结果和分析如下。
（1）储油柜油位检查正常，呼吸器油封杯无气泡，无呼吸。（2）对主变本体下部取样阀取油样时能取出油样，而打开集气盒下部放气阀门取样时无油流出。（3）为排除集气盒铜管堵塞的故障，关闭集气盒下部放气阀门后，在气体继电器上部放气阀门进行取样，此时发现气体继电器内玻璃视窗上部油位线下降，明显可看到气体继电器内部气室增大，检修人员立即关闭气体继电器上部放气阀，防止继续进气。（4）检修人员对气体继电器、截流阀前后阀门、呼吸管道阀门关闭位置进行详细检查，阀门均处于开启状态。当打开呼吸器顶部连接法兰螺栓后发现有进气的声音，呼吸器仍无呼吸。（5）拆除呼吸器后，在气体继电器上部放气阀门进行取样时，有出气声音且气体继电器内部气室减小，关闭气体继电器上部放气阀门后，从集气盒下部阀门进行取样时油正常流出，从集气盒取、放气后正常。
3.2 故障原因分析
取样时气体继电器气室增大致使玻璃视窗内油面油位线下降的原因是继电器内部存在负压，打开取样阀门后外部气体进入气体继电器内部;采集到的本体油样进行油色谱分析后各数据合格无异常，气样分析检查结果为空气，可推断主变本体内部并无故障点，轻瓦斯告警与内部故障无关;呼吸器检查无呼吸，顶部法兰连接螺栓打开后有进气声音表明呼吸器有堵塞，现场对呼吸器解体检查发现，呼吸器下部的进气口较小，且被变色硅胶颗粒堵塞。
事后查找3号主变历年的工作票及修试记录发现，该台主变自2009年进行过例试后，从未进行过呼吸器硅胶更换，硅胶也未发生变色。运行人员在日常巡视中也未注意到该主变呼吸器虽有呼吸但呼吸量较小。随着时间推移，变压器运行过程中存在震动导致变色硅胶较小的颗粒逐渐下沉直至落入呼吸器底盘的进气口内并堵塞，且“轻瓦斯告警”发信当晚气温下降近10℃，环境气温处于骤降的过程，储油柜内胶囊从膨胀变为收缩，当呼吸器堵塞后，呼吸管道不畅通，胶囊收缩形成负压导致储油柜内的油不能进入到气体继电器管道，而本体内部热胀冷缩油位下降导致气体继电器管道油面下降并在上部形成真空区，致使气体继电器开口杯随油面下降造成“轻瓦斯告警”。
由于此结构的呼吸器存在易造成呼吸器堵塞的情况，因此，对该主变更换了新型呼吸器（见图2），新呼吸器的底部有一层金属滤网及金属长条形隔层气栅，硅胶不易堵塞，且呼吸器上下部均设有阀门，可在不拆卸呼吸器的情况下更换硅胶，便于检修。结合此次故障，对所维护的主变、高抗及站用变等设备开展隐患排查，全部更换新型呼吸器，杜绝该类故障再次发生。
5 结论
储油柜整体结构虽较为简单，但对油位影响的因素较为复杂，且之间互有影响。油位出现异常时一定要综合考虑。注油时，谨记要缓慢进行，把握每一个细节，这需要检修人员在注油过程中，严格执行工艺要求，充分考虑温度、把握注油速度、充气压力及胶囊式储油柜结构。另外，还需要运行人员巡检时，关注变压器油位随温度变化趋势，为假油位的分析提供依据。只有这样才能确保变压器的安全运行。
参考文献
[1]徒艳丽，俎永强，沈洪波，etal.发电厂大型变压器油枕油位计指示突然变零原因分析及对策研究[J].广东科技，2012，21（19）：16-16.
[2]陈旭艳.变压器压力释放阀与油枕油位计误动作原因及对策[C]//中国电工技术学会学术年会——新能源发电技术论坛.0.
[3]陈旭艳.变压器压力释放阀与油枕油位计误动的原因及对策[J].电工技术，2014（4）：9-9.
关键词：变压器油枕油位;计测量原理;故障分析
1 引言
对于大型发电厂和220kV及其以上变电站，主变压器是主要一次设备，主要由铁芯、绕组、油箱、储油柜、绝缘套管、冷却器、呼吸器等组成。一旦变压器出现异常或故障需要变压器停运时供电量急速下降，将对的电网和电厂的用户造成非常大的影响，而变压器油位合适是保证变压器安全稳定运行的重要指标，油枕油位计就是在变压器正常运行时提供内部油位显示的唯一设备，一旦油位计故障变压器油位将失去监视。
2 变压器油枕油位计测量原理
储油柜（俗称油枕）作为现代大型变压器重要的组成部分，不但能够对油箱进行储、补油，还起着隔离空气、降低油质劣化速度的作用。随着技术的不断进步，储油柜的形式不断变化，技术含量不断提高，出现了不同形式、不同原理的储油柜。其中，最为常见的胶囊式储油柜，见图1。
其中，储油柜本体中的油与油箱相通，而储油柜本体是一个密闭容器。众所周知，变压器油的膨胀系数为0.0007/℃，在一定的溫度范围内，油温每升高1℃，油体积就会膨胀万分之七[1]。当变压器油的体积随着油的温度膨胀或缩小时，储油柜中油面就会随之上升或下降。那么，储油柜中油位变化后的压力是如何平衡的，这就需要依靠储油柜内部的耐油橡胶囊（俗称大油囊）。胶囊内气室通过呼吸器与大气连通。正常运行时，气囊以膨胀状态浮在油面上。当变压器油温升高膨胀时，油枕内油面上升，挤压胶囊向外排气;反之，当油温降低，油面下降时，胶囊与油之间形成真空，大气通过呼吸器压入胶囊使之再次胀大，自动平衡胶囊内外两侧压力。同时，可以注意到，在储油柜下部附加了一个小油枕，内部有一个隔膜压油袋（俗称小油囊）。隔膜压油袋中的油用连管连通油表，使油表中的油与储油柜中的油互相隔离，以防止油室进入空气。当储油柜中油位发生变化时，因与其油表中的油位高低不同而引起压差，通过隔膜压油袋传递，使油表油位和储油柜油位同步变化。
这种胶囊式储油柜，保证了变压器本体中油与大气相隔离，油的老化速度大大降低，起到了保护油质的作用，保证了变压器的长期健康运行。但是，如果注油方法不当，或储油柜及胶囊密封破坏，就会造成油表指示油位与实际油位不符，出现假油位现象，严重的会造成变压器喷油或缺油，致使压力释放器、气体继电器动作，导致变压器停运。
3 故障案例分析
3.1 案例背景
2018年7月，某220kV变电站3号主变凌晨突发“轻瓦斯故障”报警信号，现场经调度许可退出“重瓦斯保护跳闸”出口压板后，检修人员及油色谱化验人员在现场开展主变本体呼吸回路检查及气体取样工作，结果和分析如下。
（1）储油柜油位检查正常，呼吸器油封杯无气泡，无呼吸。（2）对主变本体下部取样阀取油样时能取出油样，而打开集气盒下部放气阀门取样时无油流出。（3）为排除集气盒铜管堵塞的故障，关闭集气盒下部放气阀门后，在气体继电器上部放气阀门进行取样，此时发现气体继电器内玻璃视窗上部油位线下降，明显可看到气体继电器内部气室增大，检修人员立即关闭气体继电器上部放气阀，防止继续进气。（4）检修人员对气体继电器、截流阀前后阀门、呼吸管道阀门关闭位置进行详细检查，阀门均处于开启状态。当打开呼吸器顶部连接法兰螺栓后发现有进气的声音，呼吸器仍无呼吸。（5）拆除呼吸器后，在气体继电器上部放气阀门进行取样时，有出气声音且气体继电器内部气室减小，关闭气体继电器上部放气阀门后，从集气盒下部阀门进行取样时油正常流出，从集气盒取、放气后正常。
3.2 故障原因分析
取样时气体继电器气室增大致使玻璃视窗内油面油位线下降的原因是继电器内部存在负压，打开取样阀门后外部气体进入气体继电器内部;采集到的本体油样进行油色谱分析后各数据合格无异常，气样分析检查结果为空气，可推断主变本体内部并无故障点，轻瓦斯告警与内部故障无关;呼吸器检查无呼吸，顶部法兰连接螺栓打开后有进气声音表明呼吸器有堵塞，现场对呼吸器解体检查发现，呼吸器下部的进气口较小，且被变色硅胶颗粒堵塞。
事后查找3号主变历年的工作票及修试记录发现，该台主变自2009年进行过例试后，从未进行过呼吸器硅胶更换，硅胶也未发生变色。运行人员在日常巡视中也未注意到该主变呼吸器虽有呼吸但呼吸量较小。随着时间推移，变压器运行过程中存在震动导致变色硅胶较小的颗粒逐渐下沉直至落入呼吸器底盘的进气口内并堵塞，且“轻瓦斯告警”发信当晚气温下降近10℃，环境气温处于骤降的过程，储油柜内胶囊从膨胀变为收缩，当呼吸器堵塞后，呼吸管道不畅通，胶囊收缩形成负压导致储油柜内的油不能进入到气体继电器管道，而本体内部热胀冷缩油位下降导致气体继电器管道油面下降并在上部形成真空区，致使气体继电器开口杯随油面下降造成“轻瓦斯告警”。
由于此结构的呼吸器存在易造成呼吸器堵塞的情况，因此，对该主变更换了新型呼吸器（见图2），新呼吸器的底部有一层金属滤网及金属长条形隔层气栅，硅胶不易堵塞，且呼吸器上下部均设有阀门，可在不拆卸呼吸器的情况下更换硅胶，便于检修。结合此次故障，对所维护的主变、高抗及站用变等设备开展隐患排查，全部更换新型呼吸器，杜绝该类故障再次发生。
5 结论
储油柜整体结构虽较为简单，但对油位影响的因素较为复杂，且之间互有影响。油位出现异常时一定要综合考虑。注油时，谨记要缓慢进行，把握每一个细节，这需要检修人员在注油过程中，严格执行工艺要求，充分考虑温度、把握注油速度、充气压力及胶囊式储油柜结构。另外，还需要运行人员巡检时，关注变压器油位随温度变化趋势，为假油位的分析提供依据。只有这样才能确保变压器的安全运行。
参考文献
[1]徒艳丽，俎永强，沈洪波，etal.发电厂大型变压器油枕油位计指示突然变零原因分析及对策研究[J].广东科技，2012，21（19）：16-16.
[2]陈旭艳.变压器压力释放阀与油枕油位计误动作原因及对策[C]//中国电工技术学会学术年会——新能源发电技术论坛.0.
[3]陈旭艳.变压器压力释放阀与油枕油位计误动的原因及对策[J].电工技术，2014（4）：9-9.