主变压器油位非故障异常原因分析及策略

主变压器油位非故障异常原因分析及策略

张霁月

（六安供电公司，安徽 六安 237006）

摘 要：变压器储油柜油位是反映变压器运行状况重要判据之一，在变压器非故障情况下，储油柜油位过高或过低，都属于变压器非故障油位异常。通过处理六安公司几起变压器设备油位异常及分析，结合现场工作和遇到的实际情况，对主变压器安装验收、运行维护、设计等方面产生油位异常原因进行了剖析，分析总结出主变压器非故障油位异常策略并提出相关工作要求。 关键词：变压器；运行；非故障；油位异常；分析；处理；工作要求

The oil level of the main transformer non-fault abnormality's analysis and

the corresponding solutions

ZHANG Ji-yue

(Maintenance and trial department of Lu'an power supply company, Lu'an 237006, Anhui )

Abstract: The oil level of the power transformer is one of the important criterions which reflect the operation conditions of the transformer.In non-fault conditions, both over high and over low oil levels of the transformer oil conservator belong to the non-fault oil level abnormality. Through solving several cases of oil level abnormality in LiuAn company and combining the field work with the practical conditions,the author analyzes the transformer’s installation acceptance, operation maintenance, sums up the corresponding solutions of the non-fault oil level abnormality of the main transformer, and proposes some related work requirements.

Keywords:the transformer;operation;non-fault; oil level abnormality; analysis;solution; work requirements

0 引言

油浸式电力变压器内部充满变压器油，铁芯和绕组浸入其中。油的重要作用之一是传递热量，运行时，硅钢片及线圈等发热源把产生的热量直接传导给充分接触的变压器油，变压器油用对流方式参与热传递，再把热量传导给散热片和变压器外壳，通过辐射散发到大气中。变压器油的传热作用在很多资料里都说成是散热，严格说是不严谨的。油通过连管与储油柜相通，当变压器运行时，负荷和环境的变化都会导致变压器油的温度变化，油体积也会随着油温度的变化而变化。为此油浸式变压器必须设置供油体积变化的储油柜。通常储油柜的容积为变压

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器总油量的8-11%，如图1所示。由于有载分接开关内绝缘油须与变压器器身油隔离，有载分接开关也应设有独立储油柜。油量随之在储油柜内变化，当变压器无较严重渗漏油情况时，储油柜油位的变化具有一定内在规律，其变化情况，直接反映变压器的运行情况。

油柜现场测量计算得出该储油柜储油质量20.5千克，而铭牌有载切换开关油重250千克，储油柜油只占总油质量的8%，原因是容积设计不够。如图3

图3 保义2号主变有载冬季油位

本体储油柜

有载储油柜

有载呼吸器

本体呼吸器

图1 变压器储油柜调节油位原理示意图

1 六安公司几起油位异常案例及处理

1.1 江店变1号主变有载油位计进水

江店变110kV 1号主变于2009年投运，2011年10月5日，间歇性发出有载油位或高或低信号。在此之前，六安天气一直较好，到现场检查发现有载油位指示在2/3位置，同时油位计下1/4处浸在水中，油位计外表一直在向下滴水。经查，油位计外壳密封良好，但二次线外保护软套部分锈蚀变薄，局部已绣通，进水顺着护套流入二次端子，倒灌到表计将表计报警节点接通。原因由油位计引线走向不合理造成。对二次接线盒进行清洗,油位计解体放水，干燥处理。用500V 兆欧表对线间、线地间进行绝缘测量测量均大于5兆欧，投入运行。如图2

1.3 高塘变2号变压器带80%负荷造成油位异常

高塘变110kV 2号主变型号为:SSZ9-40000/110，2007年投运前，油位按照温度曲线调整在合适位置。2010年5月，运行人员发现该主变本体满油位，随即检修人员到现场进行了检查，油位计指示确实指示在最大值，察看变压器绕组温度为69℃,上层油温度60℃，环温25℃，高压电流150A, 带有功负荷约3万千瓦。检修人员随即调度进行了汇报，转移了部分负荷。这个厂生产的同型号自冷变压器在110kV 开关站2号主变运行中也出现了相同的问题。经分析，原因是由于主变散热器位置布置不合理造成油过高所致。如图4

图2 江店1号主变油位计进水情况

1.2 保义变2号主变有载独立储油柜油位难以调节

保义变110kV2号主变压器型号：SSZ10-M-31500/110，配CMⅢ-350Y有载开关，2003年投运。在实际运行中，有载储油柜冬天油位低，夏天油位高，且油位难以调节，低时补油处理，油位高时又要放油，频繁检修给运行管理带来了不便。通过对该储

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图4 高塘变压器散热器外观

2 非故障异常原因分析

处理以上案例可以看出，变压器油位异

常在现场是经常遇到的，表计错误指示或误发信号是其中之一。另外还有有两种情况，一种是温度升高，超过一定限度，表现为储油柜油位过高；另一个异常表现为当变压器带小负荷、暂时退出运行处于备用状态或冬季时，变压器油温降低体积缩小，变压器油位明显下降，表现为变压器储油柜油位过低。过高或过低是变压器油位异常的两种表现形式，但最常见的还是油位异常升高。通过案例处理，结合六安电网变压器运行状况，笔者分析总结出变压器油位非故障异常原因有以下几个方面： 2.1 安装方面

2.1.1 储油柜油温调节不当

新设备安装时，人们不太重视随油温不同调整油位，尤其不注意热油循环后的实际油温度，随意性较大，更多的是靠经验，普遍心理是宁可多，不能少，认为多一点没关系，没有严格按照季节对照油温油位曲线图调整油位。夏季安装时注油油位偏低，冬季安装设备油位往往又较高,造成主变运行时，储油柜油位指示异常。

2.1.2 片散变形或阀门未充分完全打开

目前变压器散热多采用片式散热器，在吊装过程中保护不好，碰撞变形或者安装时采用硬力拉装，损伤散热器，造成管路不畅或渗油。另外，片散采用密集布置，下部阀门离底部较低，工作起来不方便，安装、验收过程疏忽，部分片散阀门未打开，也有阀门本身存在问题，打开不到位，这都将影响到变压器冷却效果，造成温度不同程度的提高。

2.1.3 油位计指示错误，即假油位

假油位之一原因是储油柜排气不彻底，造成油、气混合，由于液体、气体膨胀系数不一样造成油位计指示失准；第二个原因是油位计浮球连杆长度调节不合适，造成浮球漂浮位置与与显示油位差异；第三个原因是油位计指针或连杆卡涩，造成指针指示不能随油位变动；第四个原因是注油方法不当，注油时没有根据变压器安装技术规范和厂家说明书要求执行，注油方法不当结果往往造成油压迫胶囊后堵住下部油口，指示油位不是真实油位。还有胶囊破损，导致胶囊内

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进油，胶囊隔膜将油位计浮球隔离，势必造成油位指示失准；还有胶囊内进油（水）后，胶囊内液体对浮球产生压力，两种情况都导致油位指示比实际变小，产生假油位。 2.1.4 储油柜油位计指示表计线走向不合理

安装时油位计走线随意，如江店变案例走线绕跨过储油柜顶部，远比油位计高，在长期运行过程中，外层金属护套破裂进水，倒灌至油位计，将油位计触点接通报警。另外，油位计电缆接线盒或接头处理不好，密封不严，进水受潮直接将回路接通。 2.2 设计方面造成异常 2.2.1 储油柜设计过小

变压器储油柜担负着变压器因温度变化油位的调节作用。近几年，大容量变压器在系统内投入运行逐年增多，但是储油柜容积变化不明显。在现场设备安装过程中，我们也严格执行油温油位曲线调整变压器油位，并做好记录，但是在实际运行过程中还是表现为冬天油位低，夏天油位高。如保义变案例，自冷变压器有载储油柜容积只有总油量的8%多一点，明显是设计有问题。

不认真核对，或为降低制造成本，储油柜容积设计偏小。储油柜容积设计应满足：储油柜应在最低环境温度下显示不报警的最低油位，在最高油温（最高环境下的过负荷）下显示不报警的最高油位。根据该要求储油柜的容积应大于最大油温变化范围（最高油温105℃-最低环境温度-25℃=130℃）乘以油膨胀系数0.07%，一般要达到9%的油总体积，自冷方式由于运行温度更高，则储油柜容积更大些。目前不满足该要求的较普遍，就是因为运行负荷较轻未发现而已。 2.2.2 变压器结构造成温度异常

结构造成温度异常主要有变压器外观形状，例如顶面的形状，现在基本上都是按照平面设计，这是基于工作人员安全的考虑，实际上，外观形状做到与绕组与铁芯组件形状类似时（梯形）最有利于变压器油在内部流动、传热与散热，顶层油温差更少 。 2.2.3 进出油循环通道口设计不合理

通过现场观察，很多变压器厂对变压器进、出油口设计很随意，上部出口不是靠在

最上层，通常在离顶部10厘米以下的地方，甚至更低，造成顶层油流不畅。进油口设计更随意，相同容量变压器高度差1米以上。如果散热器或冷却器的进、出口部位设计不当，会增大油路短路现象和循环死区。据现场观察，体积推算，少数变压器不参与热传递的上层热油加下层温度较低的油几乎占变压器总油量1/4还多，这样变压器运行油位普遍偏高。

2.2.4 片散结构及安装位置不科学

现在，变压器散热器最常用的是宽片式散热器， 这种结构片散特点是布置紧凑，散热面积大。片与片距离在4.3-4.5cm 之间，有一个缺点是通透性差，风向不顺时空气自然流动不快，在热辐射过程中，热量相互反射，造成冷却效果不太好。安装位置不科学还包括散热片离地面过低，例如高塘变2号主变片散下部离地面只有40cm,上下空气不易产生对流，加上夏季地面油池（鹅卵石）被暴晒，增温，热气同样向上蒸发，同时高温负荷较大，绕组负荷电流大，内因加外因，造成变压器绕组和油温升快，还有高塘变片散直接装在变压器器身的两个法兰口上，没有设计汇流管，这样片散离本体距离近，现场测量片散离本体距离只有25cm,散热效果肯定不好。

图5 应用红外测温对某主变进行片散检查

3.2 预防假油位措施

油位计在安装过程中应进行如下检查：用手轻缓拍动连杆，当连杆在最低位置时，指针是否能到MIN,当连杆在最高位置是，指针是否能到MAX，无卡涩现象，与此同时接点接通并发出相应位置信号，否则对连杆长度重新调节[1]。变压器安装或维护时，对于胶囊式储油柜先注油至合适位置，然后充入氮气，将胶囊打开直至顶部有油溢出，再将溢油口密封。对于金属波纹管外油式储油柜，注油前用氮气先将波纹管打开，将油位指针调制合适位置，然后注油，让油的自然作用力与波纹管接触，内外等压时排油口出油再密封。在设备消缺过程中，局部渗油往往需要将变压器本体排除一部分油才能处理，注油时不得通过柜顶处排气孔进行，防止柜底连管口被隔膜袋压住，产生假油位，造成异常[2]。变压器运行过程中可 以采用红外测温等手段，监测变压器储油柜实际位置，与油位计指示比较判断。如图6。还可用透明橡皮管进行校核，具体方法是利用连通器原理将主变储油柜油位外引至外设透明橡皮管，通过观察比较判断对油位计指示校核。

3 油位非故障异常策略

3.1 安装方面

注油时, 调整油位依据是对照变压器铭牌上油温油位曲线调整，温度不能依照环境温度，而是注油后油平均温度，这个温度应该在变压器绕组温度计显示实际温度读取。调整好油位，一定要做好记录，以便运行时进一步观察油温油位变化情况，判断异常原因。散热片安装及油冲洗时，对片散做好成品保护，以免受到硬力碰撞变形；验收时,对每个阀门做充分细致的关、合试验检查，排除故障；查看阀门打开方向指示与实际一致，由于不知道实际打开程度，主变投入运行时，通过借助手触摸感知或红外测温等方式比较运行温度与其他散热器无明显温差，由此判定阀门打开程度。如图

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图6 应用红外测温校核储油柜图谱

3.3 油位计走线

由于运行中出现过油位计走线不合理导致向表计灌水接通接点的缺陷，所以在设备安装和验收过程中，把好走线关，不能使表计线走向比表计位置高，造成隐患。如图

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应通过设计计算来印证。

3.5.2 储油柜容积设计

储油柜设计过小包含主变本体和有载储油柜设计过小的问题。本体储油柜体积应该通过变压器油体积、油平均温升最大值、根据温度系数0.07%计算得出，但要考虑一定裕度，同时要考虑变压器过负荷因素。有载开关油室虽然是独立的，但有载储油柜设计不能只考虑本身油体积的变化，同时要考虑本体油温升热传递对有载的影响，应该考虑体积、本体油的温度变化、也还要考虑一定的裕度。

3.5.3 改善片散的结构及安装位置

设计时尽量选用材料好导热性能好的散热器，安装位置做到片散底部离地面高一点，同时远离本体。尽可能提高进、出油口的高度差，以上两点可以通过增加会流管设计来完成。可以考虑上层进油口从油箱顶部适当位置引出，出油口从底部较低处汇入。尽可能把变压器中油传热的作用充分利用起来。

图7 某变压器油位计走线图

3.4 关注工厂温升试验的分析

温升试验为变压器的型式试验内容之一,温升计算值，是考核变压器技术性能的一个重要指标。试验中所测得的绕组温升为平均温升。这个绕组平均温升，以及变压器油的温升等是考核变压器热特性的重要指标。温升试验条件按GB1094.2规定执行。对试验结果主要关注：1）顶层油温的温差，加热过程做好记录，油面温升=油面温度-环温。在实加损耗和额定电流均为100%的情况下，这个值不能大于55K,越小越好；2）散热器进出口油温差，冷却器进出口温度应对每组均进行测量，取平均值，温差通常20K 左右，不能过大；3）线油温差，是指各侧绕组平均温度-油平均温度，绕组平均温度不能大于65K [3], 线油温差值通常在25K 左右。

3.5 设计方面

3.5.1 适当增加变压器体积

变压器温升与散热效果有直接关系，在变压器运行中，油又是重要转热介质，因此，设计是适当考虑增加变压器体积，增加用油量和器身表面积，改善变压器散热。特别是自冷变压器，这一点特别重要，也并不是增加了几组散热器就一定能有好的散热效果，

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4 结语

(1)引起主变压器油位非故障异常的原因有多方面的，包括变压器及部件的设计制造、安装调试、维护等因素。这些因素中的某一因素或多个因素叠加造成变压器油平均温度变化，造成异常。

(2)通过对变压器运行中非故障温升分析，探讨了一些解决问题的方法，可在变压器制造、安装、调试验收和设计过程中提供参考，避免造成变压器正常运行时油位异常，确保设备安全可靠供电。

参考文献

[1] 变压器磁力式油位计使用说明书[s].江苏：华鹏变压器有限公司

[2] 合编.电器装置安装工程施工及验收规范[M].

北京：2003年，中国计划出版社，第98页 [3] GB1094.2-1996,电力变压器第2部分 温升[s]

作者简介

张霁月（1971-），男，安徽六安，高级技

师，主要从事电力一次设备检修维护及管理工作，现任六安供电公司修试工区副主任。E-mail： [email protected]

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