配變多功能通用罐式儲油釋壓指示器的研究與應用

楊葉奎，楊若雲

（1.貴州電網銅仁思南供電局，貴州 思南 565100；2.復旦大學，上海 楊浦 200433）

近年來，隨著電力系統電網升級改造力度加大，配電變壓器逐步走向小容量多布點，布局越加趨于合理，然而，大量客戶普遍反映現在的配電變壓器故障率反而越來越高，每年燒壞的數量越來越多，根據統計分析發現，每年的3—9月潮濕雨季是變壓器繞組故障高發期，通過返修廠家反饋及現場對燒壞的變壓器吊芯檢查發現大多是相同的繞組線圈扎間短路故障，分接開關、高低壓引線抽頭氧化發熱燒壞；仔細檢查分析發現都與當前YW型系列管式油位指示計有關，均是靠近管式油位指示計下面的C相高壓繞組線圈扎間短路故障及變壓器缺油運行引起，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設計缺陷帶來的電網風險刻不容緩。

1 YW型系列管式油位指示計應用現狀

當前所有型號為S9～S11的10 kV油浸式全密封變壓器，其油箱上側均是采用YW 型系列管式油位指示計（如圖1、圖2所示）安裝在變壓器油箱的上部，用以監測變壓器油箱內的油位是否正常以及變壓器內部發生故障時釋放故障壓力。

圖1 YW型系列管式油位指示計

圖2 配電變壓器YW型系列管式油位指示計

YW 型系列管式油位指示計主要是替代傳統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格大小適配；但是YW 型系列管式油位指示計無任何儲油功能，同時無防雨裙，使得配電變壓器在高負載運行時油箱內油溫升高油位上升噴射出變壓器，在低負載運行時油箱內油溫下降、油位也下降，又無法及時補油，同時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，在變壓器內部形成水珠聚集下滴，同時管式油位指示計安裝下方正對C 相繞組線圈，導致C 相高壓繞組線圈縱向絕緣嚴重受損發生扎間短路故障，燒毀變壓器而退出運行。

由于沒有儲油功能，導致所有運行中的配電變壓器均處于缺油運行狀態，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、分接開關及線圈抽頭低于油面，長時間暴露在空氣中受潮，致使絕緣老化，分接開關及線圈抽頭絕緣嚴重受損高溫故障燒毀變壓器。導致經常性設備停電引起社會負面效應，電力事故等。

所有S9～S11 變壓器YW 型系列管式油位指示計設計及結構存在上述缺陷，已經成為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YW 型系列管式油位指示計存在的設計缺陷設計一種適應各種容量變壓器使用的通用型多功能罐式儲油釋壓油位指示器，該指示器具有儲油功能、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行風險。該設計圖如圖3所示。

圖3 多功能罐式油位指示計設計圖

該通用型多功能罐式儲油釋壓油位指示器根據各型配電變壓器的規格尺寸進行設計，共3個型號，9種規格（分別是：螺紋型、壓接型、法蘭型，分別對應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，壓力釋放閥動作時可防止外面的雨水及潮氣進入變壓器內部，最關鍵的是該罐式油位指示計由于預留空間，在壓力釋放中不噴油，確保了變壓器體內油量不發生變化，油位始終保持在變壓器繞組線圈上面，保障繞組線圈不會暴露在空氣中受潮及高溫燒壞。

該指示器中上段加裝了可儲存油量（根據不同容量變壓器的油量熱縮比率及儲油量的5%設計，考慮滿足溢出后儲存油量）的儲油罐，儲油罐的功能與傳統型號變壓器油枕的功能相似，儲油罐油量可滿足變壓器在日常氣溫及運行狀況下油箱及套管內均充滿油，長期運行保持線圈鐵芯、分接開關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會，有利于減緩油的老化，儲油罐上有油位觀察窗口，儲油罐內的油面以升降為運動軌跡，顯示變壓器油位的高低。能夠有效保障變壓器的安全穩定經濟運行如圖4所示。

圖4 系列多功能罐式油位指示器實物圖

3 通用型多功能罐式油位指示器的創新點

該通用型多功能罐式油位指示計的特殊設計解決了傳統大型油枕帶來的設計布局不合理的問題，同時又解決了管式油位指示計存在的缺陷。

使水分及潮氣不會進入變壓器油箱，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生，同時在變壓器壓力釋放過程中保障油量不會噴出，使得變壓器油位始終處于線圈鐵芯、分接開關及線圈抽頭上層，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生，降低設備運行風險；保障了配電網的安全可靠運行。

多功能罐式油位指示器與YW 型管式油位指示計相比，其下端安裝在變壓器上的規格尺寸及高度一致，可以直接使用不同接口及容量的通用型罐式油位指示計更換處于運行中的大量管式油位指示計的變壓器，不須對配電變壓器吊芯更換，直接取下安裝補油十分方便，便于大規模改造；技術難度低，成本與YW 系列管式油位指示計差別不大，特別容易推廣。

4 多功能罐式油位指示器的應用及推廣前景

以銅仁思南供電局為例，2020年燒壞配電變壓器106臺，通過修理廠家反饋系C相繞組燒壞94臺，占比89%，每臺變壓器修理費、運輸費、人工拆除及更換安裝平均在1.5萬元左右，總計141萬元左右（變壓器燒壞導致的停電損失未計在內）。

通過該多功能罐式儲油釋壓油位指示器2021年在銅仁供電局試點推廣應用40套，取得了極好的應用效果，試點應用的40臺配變，無一出現缺油及噴油現象，配變始終處于良好的運行狀態，罐式油位指示器現場應用，如圖5所示。

圖5 罐式油位指示器現場應用圖

通過該通用型多功能油罐式儲油釋壓油位指示器的全面推廣應用，可以從源頭消除后續可能繼續大量燒壞配電變壓器的可能，節約了大量生產運行更換變壓器的成本，減少停電時間，實現企業增供擴銷，既提升了供電可靠性，又提升了客戶滿意率。

5 結束語

通過查新，該成果為目前國內首創，填補了目前國內主流變壓器設計上存在的缺陷及短板，該成果通過2 項發明專利實審，榮獲南方電網公司2021年節能降碳合理化建議金獎，該項目具極強的推廣應用價值。