220kV變壓器在線濾油技術(shù)的應(yīng)用

黃 銳，王學錦，蔡建輝

（溫州電力局，浙江 溫州 325000）

變壓器是電力系統(tǒng)中投資金額較大的重要電氣設(shè)備，絕緣油作為變壓器絕緣和散熱的介質(zhì)，與變壓器內(nèi)部可能出現(xiàn)的各類故障密切相關(guān)，絕緣油的狀況將直接影響變壓器的安全、經(jīng)濟運行，而變壓器在線濾油裝置將是絕緣油處理的有力工具。

1 變壓器在線濾油裝置需滿足的條件

當變壓器本體的絕緣油各項性能指標超標時，傳統(tǒng)的變壓器絕緣油處理方式是停役變壓器，采用真空濾油裝置對絕緣油進行真空加熱脫氣、脫水處理。根據(jù)《電氣預防性試驗規(guī)程》要求，充油電力設(shè)備在注油后應(yīng)有足夠的靜置時間才可進行耐壓試驗，500kV，220kV和110kV變壓器分別要靜置72 h，48 h和24 h以上。停電時間長、受天氣環(huán)境影響大，需要大量人、材、機具的配合，費時費力，增加運行成本和檢修成本，且大大影響供電可靠性。而變壓器在線濾油裝置的應(yīng)用，則可克服上述弊端。在線濾油裝置應(yīng)滿足以下條件。

（1）若加熱的溫度過高，會對油的特性產(chǎn)生永久性的破壞；若溫度太低，又不能把油中的水分排出，因此在油處理工藝中需把溫度和真空值控制在適當范圍內(nèi)。

（2）在線濾油裝置在運行中，要保證在變壓器內(nèi)不會產(chǎn)生油流帶電的結(jié)果，不出現(xiàn)變壓器非電量保護裝置動作發(fā)出信號或跳閘事故。

（3）在線濾油系統(tǒng)在濾油過程中出現(xiàn)電壓異常或本體漏油等異常情況時，可以有效地隔離油路、停電報警，在濾油過程中具有遠方運行狀態(tài)檢測及控制的功能。

（4）在線濾油裝置不會因本身原因產(chǎn)生故障特征氣體。

（5）在線濾油過程中能脫氣、脫水和濾除雜質(zhì)，保持油的良好絕緣特性和穩(wěn)定性。

2 在線濾油裝置工作原理

2.1 系統(tǒng)組成

變壓器內(nèi)的水分約99%存在于固體絕緣中，只有約1%的水分溶解在油中。當油溫上升時，固體絕緣中的水份溶解到油中；當油溫降低時，油中水份將被固體絕緣材料吸收，使得固體絕緣材料中含水量增加。隨著油溫變化，固體絕緣材料中的水份和油中水份之間始終保持動態(tài)平衡。

在線濾油裝置基于這種動態(tài)平衡關(guān)系，采用小流量、低真空方式對變壓器油抽取加熱。油溫上升時固體絕緣材料中的水份向油中轉(zhuǎn)移，運用液體活塞和氣泡床進行油的脫水、脫氣，降低油中的水份，進而降低固體絕緣材料中的水份含量，如此循環(huán)最終達到降低固體絕緣材料和變壓器油中水份含量的目的。

在線濾油裝置由泵、液體活塞、噴霧系統(tǒng)、過濾器、加熱器、控制系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等部分組成，油泵提供變壓器油循環(huán)動力；液體活塞對變壓器油進行第1次脫水脫氣；通過噴霧系統(tǒng)進行變壓器油的第2次脫水脫氣；過濾器（末級：0.1 μm）去掉油中的雜質(zhì)顆粒；加熱器保持住適當?shù)挠蜏兀豢刂葡到y(tǒng)提供裝置的監(jiān)測和遠方遙控功能，裝置各部分的運行都由計算機程序控制。

2.2 液體活塞原理

液體活塞是由油泵循環(huán)運行產(chǎn)生液面上升和下降的物理過程。

第1階段為抽真空階段，如圖1所示，油泵將油從設(shè)備中抽出，油下沉，類似1個活塞，產(chǎn)生從油中分離氣體和水汽的真空。第2階段為壓縮階段，如圖2所示，油泵反轉(zhuǎn)，釋放出的水汽混合后被上升油面（液體活塞向上運動）逐漸壓縮，當壓力上升時首先發(fā)生水汽冷凝（凝結(jié)的輕分餾油自動混合后返回油中，該方法能保證對油的性質(zhì)沒有影響），然后氣體經(jīng)逆止閥排向大氣中，這個過程連續(xù)進行直到整個設(shè)備充滿了油，接著開始另一個新的抽真空階段。

圖1 油抽真空

圖2 混合水氣被壓縮

2.3 氣泡床原理

為了有效地從絕緣油中分離水份和氣體，必須保證有適合的溫度、真空度和大的接觸介面。局部調(diào)整從變壓器中出來的絕緣油到最佳溫度，為了產(chǎn)生帶有大接觸介面的氣泡（氣泡床），熱油和從油中分離的氣體在真空中通過噴射器混合。油中的氣體和潮氣擴散成氣泡被聚結(jié)而破裂，水份在冷凝罐中收集成冰，周期性解凍后作為液體收集。

3 在線濾油技術(shù)的應(yīng)用及分析

某220kV變電站2號主變型號為OSFPS7-150000/220，變電容量為15萬kVA，電壓等級為220kV，冷卻方式為風冷強油循環(huán)。某日主變本體油含氣量超標，輕瓦斯繼電器頻繁動作。經(jīng)現(xiàn)場主變本體油色譜及瓦斯繼電器內(nèi)氣樣分析，試驗數(shù)據(jù)如表1所示。甲烷、乙炔、總烴油色譜分析數(shù)值在合格范圍內(nèi)，即變壓器本體內(nèi)部不存在高能量放電，采用氣樣平衡法分析特征氣體后，確定是由于在運行過程中1組冷卻器潛油泵滲漏油而存在負壓區(qū)，導致大量空氣進入主變本體引起變壓器油中含氣量增加并達到飽和狀態(tài)，當外界環(huán)境溫度變化，油中氣體析出引發(fā)主變本體輕瓦斯繼電器頻繁動作發(fā)信。

表1 2號主變本體油色譜數(shù)據(jù)及瓦斯繼電器內(nèi)氣體含量對比 mg/L

表2 2號主變本體油試驗數(shù)據(jù)mg/L

找到氣體瓦斯繼電器頻繁動作的原因后，對冷卻器強油泵處作了封堵處理。為提高220kV變壓器的安全、可靠運行和保證供電可靠性，降低變壓器本體絕緣油的含水量和含氣量，提高絕緣油的絕緣特性，加裝在線濾油裝置對2號主變進行帶電濾油，使用前后變壓器油監(jiān)測數(shù)據(jù)變化情況如表2所示。

從表2中可以看出在加裝在線濾油裝置后，氫氣、一氧化碳、油中含氣量及油介損、微水隨著時間的推移逐漸減低，油耐壓試驗值逐漸增大，油的電氣絕緣強度提高。

主變冷卻方式為風冷強油循環(huán)，在線濾油初期由于只啟動2組冷卻器，主變本體油循環(huán)不徹底，導致油中含氣量數(shù)值出現(xiàn)波動，將主變?nèi)坷鋮s器投入運行后含氣量逐步下降并趨于穩(wěn)定。

在線濾油裝置采用低真空、小流量的工作方式，在短時間內(nèi)主變本體油中的特征氣體含量下降較緩慢；氫氣、一氧化碳由于分子量較小，氣體含量下降的幅度較大。

4 結(jié)語

在線濾油技術(shù)在某變電站220kV變壓器上的應(yīng)用表明，在線濾油能在變壓器不停電的工況下，成功降低變壓器絕緣油的含氣量和含水量，使得油的電氣絕緣強度顯著提高，絕緣性能穩(wěn)定。并且減少設(shè)備停役時間、降低檢修勞動強度和運行成本，提高變壓器的使用壽命和可靠運行率，采用小流量、低真空的工作方式，可杜絕油流帶電及瓦斯動作的可能性，具有良好的經(jīng)濟效益和推廣價值。

[1]錢旭耀.變壓器油及相關(guān)故障診斷處理技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2008.

[2]操敦奎.變壓器色譜分析與故障診斷[M].北京：中國電力出版社，2010.