一起500kV 變壓器有載開關油位低的分析及處理

陳韶輝，郭全軍，陳欣，鄧華，仵蒙

（國網浙江省電力有限公司超高壓分公司，浙江 杭州 311121）

1 前言

有載調壓變壓器是現代電網中必不可少的設備，在電網中用于逆調壓、電網聯絡、無功分配以及調整負荷潮流，其運行狀況直接影響系統運行的可靠性及其他電氣設備的正常運行。有載開關是變壓器實現有載調壓的關鍵設備，調壓前，必須確保有載開關儲油柜油位正常，一旦缺油或無油，必須及時進行補油并禁止操作。如強行操作，操作過程中觸頭產生的電弧無法熄滅，將導致大量氣體和變壓器油沖向儲油柜使氣體繼電器動作，引起主變跳閘；同時，由電弧產生的能量，如果無法及時得到釋放，將有可能造成有載開關甚至主變爆炸，嚴重威脅電網的安全。

電力變壓器目前在加補充油時，主要采用注油排氣法（主變大修時采用）、充氣排氣法和抽氣排氣法等三種，而針對有載開關油位低的常規處置方法，主要采用停電情況下對有載分接開關油室進行注油，電力變壓器在運行中進行停電補油的方式已不能使用我國電力供應日趨緊張、缺電現象日益嚴重的形勢。本文針對一起500kV變壓器有載開關油位低的異常，提出一種通過主變本體油枕對有載開關進行帶電補油的處理方法，闡述了有載開關帶電補油的具體過程和注意事項，對變壓器有載開關帶電補油具有借鑒意義。

2 異常情況

2.1 設備基本情況

某變電站3 號主變由保定天威于2000 年8 月生產，型號：ODFPSZ-250000/500，有載開關由德國MR 公司于2000 年生產，型號：RI3000-300D10191WR。主變油枕為波紋式儲油柜結構，有載開關油枕為敞開式儲油柜結構。

2.2 異常情況

某日，某變電站3 號主變后臺報“3 號主變非電量保護有載開關油位低”“3 號主變非電量保護運行異?！保F場檢查3 號主變三相有載開關油位分別是0.3、2.2、3，如圖1 所示。3 號主變本體油位三相分別是5.9、5.9、5.9，3 號主變本體油位高于有載開關油位?，F場未發現滲漏油情況，3 號主變有載開關A、B 相瓦斯繼電器內部積聚部分氣體，其中A 相氣體至瓦斯繼電器視窗約1/2處，B 相氣體至瓦斯繼電器視窗約5/6 處，C 相瓦斯繼電器視窗內未見氣體，如圖2 所示。

圖1 3 號主變有載開關三相油位

圖2 3 號主變有載開關三相瓦斯繼電器內部氣體積聚情況

2.3 前期檢修情況

2019 年11 月5 日～30 日開展該主變大修工作，主要包括主變本體、有載開關非電量附件及其電纜更換，主變冷卻器附件更換、本體內檢、有載開關吊芯等項目。

3 號主變相關附件更換、內檢結束后開展抽真空、真空注油、熱油循環、靜置等工序，3 號主變本體與有載開關同步開展抽真空，各相主變本體熱油循環后開展本體油位調整與有載開關注油工作，11 月21 日3 號完成主變A 相有載開關注油，11 月22 日完成3 號主變B相有載開關注油，11 月24 日完成3 號主變C 相有載開關注油。

有載開關注油方式采用將變壓器本體油枕注放油口通過輸油管連接至有載開關濾油機出油口側閥門接口注油至有載開關頭蓋頂部位置，有載開關注油接口如圖3所示。主變三相注油結束后，本體油位均調整至6.5，有載開關三相油位均調整至3，主變靜置期間多次開展本體與有載開關排氣，無氣體排出后即停止排氣。

圖3 有載開關注油口

3 現場處理情況

3.1 簡要分析

3 號主變有載開關總油量約210L，主變大修后油枕設計儲油量約70L，A 相有載開關油位指示由3 降至0.3，油位下降明顯，考慮到有載開關總油量少，結合夜間環境溫度下降、負荷下降會使油溫持續降低，油的熱脹冷縮會造成油位繼續降低的情況，有載開關芯體存在漏空的隱患，可能導致有載開關擊穿事故的發生。為保證設備可靠運行，確認采取由變壓器本體油枕注放油口通過輸油管緩慢補油至有載開關油枕注放油口的方式進行帶電補油。分析帶電補油過程中主要風險及預控措施如下。

（1）為防止補油過程中主變有載開關重瓦斯誤動作造成主變三側跳閘，需將其由跳閘改信號。

（2）有載開關常規補油方法為通過有載開關入油管，入油管位于有載開關切換芯子油室的上部，補油時，變壓器油通過入油管注入有載開關油時，油室注滿后變壓器油經油管、氣體繼電器及油管向儲油柜注油，該方法需有大量變壓器油經過氣體繼電器，且油流方向與氣體繼電器重瓦斯動作方向一致，記憶造成重瓦斯動作。本次工作不通過主變有載開關頭蓋吸油管與回油管接口開展注油，一方面，可有效地防止有載開關重瓦斯保護信號的出現；另一方面，也可有效減少注油過程中產生的氣體積聚在有載開關芯體及瓦斯繼電器內部。

（3）為防止補油過程中，油流速度過大造成主變本體油枕油流擾動導致主變本體重瓦斯誤動作及有載開關內部壓力升高導致有載開關壓力釋放閥誤動作，需要嚴格控制補油的流速；同時，補油時外接的同時輸油管道內徑尺寸為φ25，內徑較小，如果流速過大可能會造成補油管接頭脫落。綜合考慮以上因素，補油時，流速控制在20L/h。

（4）在帶電補油時，需防止空氣進入主變本體及有載開關內部造成變壓器油老化、絕緣降低等問題的出現，因此，在補油各環節必須嚴控空氣進入。

3.2 帶電補油流程

在帶電補油的各環節中，需嚴格執行上述各風險預控措施，本次帶電補油管路連接布置如圖4 所示，補油流程如下。

圖4 有載開關帶電補油管路連接布置

（1）停用有載開關重瓦斯保護，拆除有載開關呼吸器，檢查呼吸是否正常（本體油枕為波紋式結構，無呼吸器）。

（2）清潔輸油管及其兩側的對接法蘭。

（3）先連接輸油管與本體油枕下部注放油口的閥門。輸油管的另外一側法蘭抬升高度應高于本體油枕下部注放油口的閥門，防止空氣進入本體。緩慢打開本體下部排油管閥門，排掉輸油管內的空氣，直到管內空氣基本排盡，油溢出來，關閉本體油枕下部注油口閥門，期間持續觀察本體瓦斯繼電器視窗內油流涌動情況。

（4）連接輸油管與有載開關油枕下部注放油口閥門。

（5）管道連接好后，再次檢查補油管道兩側閥門都是關閉狀態。

（6）先打開本體油枕下部注放油口閥門，通過輸油管自帶放氣口，對管道內部進行再次排氣，排氣完畢后，再打開有載油枕下部注放油口閥門，讓油緩慢流入有載開關油枕，流速控制在20L/h，期間持續觀察本體及有載開關瓦斯繼電器視窗內油流涌動情況。

（7）持續補油至額定油位。補油結束后，先關閉本體油枕下部注放油口閥門，再關閉有載開關油枕下部注放油口閥門。

（8）重復多次排氣。排氣位置為有載開關頭蓋放氣塞E1 和S 管放氣塞，放氣過程中，保持與帶電部位的距離。

（9）拆除輸油管。封閉本體、有載油枕下部注放油口閥門的悶板。

（10）恢復有載開關呼吸器，觀察有載開關瓦斯繼電器擋板位置正常，后臺無異常信號。

4 原因分析

有載開關瓦斯繼電器僅具備油流動作功能，未設置集氣盒等專用排氣結構，為保證有載開關瓦斯繼電器內氣體排出，廠家規定，有載開關瓦斯繼電器與開關油枕之間的聯管必須向上傾斜大于2%，現場檢查3 號主變A相有載開關瓦斯繼電器與開關油枕之間的聯管朝油枕側略有傾斜，如圖6 所示。

圖6 有載開關瓦斯繼電器與開關油枕之間的聯管

有載開關瓦斯繼電器視窗中部與管路軸心基本持平，當有載開關內部存在氣體時，運行過程中，易導致氣體積聚在有載開關瓦斯內部，因其結構設計無直接手段進行排氣，僅可通過拆除瓦斯繼電器視窗周圍12 顆固定螺栓進行排氣。

結合3 號主變前期檢修情況及有載開關瓦斯繼電器結構，分析3 號主變A 相有載開關油位下降的原因：（1）有載開關前期檢修排氣不充分，內部存在氣體，氣體溢出至有載開關油枕,油位下降，同時近期溫度驟降，變壓器油收縮，導致3 號主變A 相有載開關油位下降明顯。（2）有載開關瓦斯繼電器未設置直接排氣結構，在運行過程中，有載開關內部氣體溢出時易導致瓦斯繼電器內部積聚氣體，在一定程度上影響有載開關油位指示的準確性。

針對上述油位下降的針對性預控措施：（1）主變有載開關檢修后應充分開展重復多次排氣工作，盡量延長靜置時間，提升排氣效果。（2）結合主變檢修開展有載開關瓦斯繼電器至油枕聯管傾斜度排查，對傾斜度不滿足要求的聯管應進行調整。

5 結語

運行中變壓器發現有載開關油位低異常，在查明異常原因后時應及時進行補油處理，當設備無法及時停電時，應考慮進行帶電補油，有載開關的帶電補油存在因操作不當引起變壓器跳閘的風險，帶電補油需充分考慮工作過程中油速及進氣可能對設備造成的影響。

本文通過對某500kV 變壓器有載開關油位低異常進行分析，為載開關帶電補油油位提供了一種可行的處理方法，詳細闡述了該方法檢試過程中的關鍵點及預控措施，對有載開關帶電補油具有借鑒意義，有助于保證電力系統安全穩定運行。

日常運維應加強對有載開關油位及滲漏油情況的巡視，檢修時需對有載開關進行充分排氣并關注有載開關瓦斯繼電器至油枕聯管傾斜度排查，避免因內部窩氣導致運行過程中出現氣體繼電器存有氣體或油位下降的異常出現。