水電站主變壓器油枕滲油處理方法探究

中圖分類號：TM41 文獻標志碼：A 文章編號：1671-0797（2025）16-0018-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2025.16.005

0 引言

某水電站總裝機為 110MW ，包括3臺單機容量為33.88MW的水力發電機組，配套3臺單臺容量為50000kVA 的三相 110kV 電力變壓器，電力變壓器參數如表1所示。

表1電力變壓器參數

1主變壓器油枕波紋管焊接處滲油原因

該主變壓器采用內油式波紋式油枕，油枕由兩組波紋管組成，每組波紋管是兩節波紋管焊接而成，其中一組波紋管焊縫處出現滲油（圖1）。變壓器長時間運行，隨負荷、環境溫度變化，波紋管升縮量也在變化，長期膨脹、壓縮，焊縫處焊接質量不好，焊縫會出現裂紋，導致波紋管焊縫處有滲油現象。

圖1波紋管滲油情況

2 從變壓器油枕補償體積進行分析

1）通過實際測量計算變壓器原裝油枕補償體積V=0.8m³ ，變壓器油密度 ρ=895kg/L，m=ρV=895× 0.8=716kg ，根據變壓器設計規范變壓器油枕按變壓器油重的 8%～10% 計，由變壓器銘牌參數得油重為14600kg ，由此可得 m_min=14600×8%=1168kg 1 1.305m³，V_max=m_max/ρ=1460/895≈1.631m³;V Vmin 。2）根據變壓器油枕的選用方法，油枕的補償體積是基于變壓器的總油重及使用地區的最高、最低環境溫度來計算：

式中： V₁ 為油枕的補償體積 （m³） ；f為變壓器油體積補償參數， f=a（Δt+t） ， Ψ_a 為變壓器油體積膨脹系數，a=0.000 733，Δt 為變壓器使用地區的最高和最低環境溫度差值， Φ_t 為變壓器平均溫升； m總油為變壓器的總油重 （kg）;ρ 為變壓器油的密度， ?ρ=895kg/m³ 。

水電站所在位置甘肅省隴南市文縣屬于亞熱帶氣候，環境冬季最低溫度在 -10° ，夏季最高溫度在 ，根據變壓器運行情況變壓器平均溫升 t=40K

f=a（Δt+t）=0.000 733×（40+50）=0.065 97 V₁=fm_Eigh/ρ=0.06597×14600/895≈1.076m³ V1

結合兩種方法計算油枕補償體積，變壓器原裝油枕補償體積均小于所計算油枕補償體積，可知變壓器原裝油枕偏小，夏季高溫油枕波紋管體積膨脹至最大，冬季低溫油枕波紋管體積收縮至最小，波紋管處于受力最大狀態，出現金屬疲勞，導致波紋管滲油，給波紋管安全運行帶來隱患。

3 解決辦法

方案一：針對油枕波紋管焊縫處有裂紋出現滲油現象進行補焊，暫時單一解決油枕滲油問題，但并不能徹底解決油枕滲油問題，同時也不能徹底解決變壓器油枕夏季高油位告警、冬季低油位告警問題。

方案二：從變壓器油枕補償體積分析，通過實際測量計算變壓器原裝油枕補償體積 V=0.8m³ 。

1）根據變壓器設計規范， V_min=1.305m³ V_max= 1.631m³ 。

2）根據變壓器油枕的選用方法， V₁=1.076m³ 。

由此確定變壓器原裝油枕補償體積小于所計算油枕補償體積，即變壓器原裝油枕偏小，夏季高溫，油枕波紋管體積膨脹至最大，冬季低溫，油枕波紋管體積壓縮至最小，波紋管處于受力最大狀態，出現金屬疲勞，導致波紋管滲油。更換新油枕，解決油枕滲油問題，同時增加油枕補償體積，解決變壓器油枕夏季高油位告警、冬季低油位告警問題。

因此，選擇方案二，既解決了油枕滲油問題，同時又徹底解決了變壓器油枕夏季高油位告警、冬季低油位告警問題。

4變壓器儲油柜技術要求

本次變壓器儲油柜其技術性能指標及特征參數應符合JB/T6484—2016《變壓器用儲油柜》規定的要求。

4.1 基本要求

1）儲油柜所用件需經檢驗合格后方可組裝使用，膠囊、吸濕器、油位指示裝置、蝶閥等均應符合有關標準的規定。

②儲油柜的額定補償容積應滿足變壓器在設計溫度范圍內變壓器油最大膨脹量的需要，在變壓器達到最低設計溫度時，儲油柜內的油不低于最低油位，在變壓器達到最高設計溫度時，儲油柜內的油不高于最高油位。

3）儲油柜應有清晰醒目的油位線標志。在正常使用條件下，儲油柜應至少標有最低、最高油位線標志，并提供油位-油溫曲線；在特殊使用條件下，油位線標志應由制造單位與用戶協商確定。

4）儲油柜油位指示裝置的垂直中心線與柜體端面中心垂線應對正，允許偏差應不大于 3mm 。

5）儲油柜柜體在焊前，柜壁、柜蓋聯管、支架等零件要清除內外表面的鐵銹、油污、泥污等。

6儲油柜氣體繼電器聯管采用硬連接時，與柜體的焊裝要求應符合圖2；其聯管水平中心線與柜體水平中心線之間距離b的尺寸偏差應不大于 2mm 法蘭端面與鉛垂面傾斜量 a 應為 0～2mm ，聯管水平中心線與柜體垂直中心線的角度為 90^° ，其偏差應為0～2^° 。

圖2儲油柜氣體繼電器聯管采用硬連接標準

7）變壓器儲油柜要對不同溫度下油位進行全程監控，確保變壓器油位可靠。

8）儲油柜的一端應裝有帶上、下限報警接點輸出的油位計，儲油柜的容積應保證在周圍氣溫 +40°C 與允許過載狀態下油不溢出，在最低環境溫度 -25^°C 未投入運行時，觀察油位計應有油位指示[2]。

9）儲油柜應有注油、放油、放氣、排污油及吊攀等裝置。

10）在變壓器儲油柜上應裝設帶有油封的吸濕器。

11）為了防止變壓器油箱滲漏油，在油箱結構設計和制造工藝方面須采用有效的措施。

12）補充變壓器油應使用原廠家原型號，并提供檢驗報告。

13）使用環境：戶外使用，海拔高度 838m ，相關絕緣性能應按照實際海拔高度修正[3]。

4.2膠囊式儲油柜技術要求

1）儲油柜柜體應能承受 100kPa 的壓力試驗，持續 30min 應無滲漏，解除壓力后應無永久變形。

2）膠囊密封式儲油柜應采用耐油、抗氣透、防油擴散、抗拉強度高及耐老化性能良好的橡膠膠囊，且應能承受 20kPa 、持續時間 30min 的壓力試驗而無滲漏。

③）膠囊式儲油柜柜體在不帶膠囊的情況下應能承受真空度不大于 50Pa 持續 5min 的強度試驗而無永久變形。

4）膠囊式儲油柜如需真空注油，應在膠囊內、外側同時抽真空。

5）儲油柜出廠前要進行整機動作檢查，并檢查膠囊應不滲漏，油位指示應正確。

4.3 質量保證

1）動作次數 ?10 000 次。

2）儲油柜質量保證期1年。

4.4 包裝和運輸

1儲油柜包裝、運輸和貯存標志應符合GB/T191的規定。易損的附件應采取防護措施或單獨包裝、運輸和貯存。油位指示裝置若不拆卸運輸，則應有相應的保護措施[4]。

②）儲油柜在拆卸、存放和運輸過程中，不應滾動、撞擊、堆放，以防止損傷、變形及漆膜損傷和脫落。

3經檢驗合格的儲油柜應采取防塵、防潮措施，封閉所有外連接管口，以保持內部清潔、干燥。

5 更換油枕后取得效果

變壓器更換油枕后運行穩定，未出現高油位、低油位告警，油溫有所降低[5]。變壓器具體運行油位變化與油溫變化情況分別如圖3和表2所示。

圖3變壓器更換油枕前后油位變化曲線

6 變壓器油枕滲油的隱患

變壓器油枕用來補償變壓器油由于溫度變化而膨脹、收縮產生的容積變化，對維持變壓器的正常運行起著重要的保護作用。變壓器油主要起絕緣、散熱、保護絕緣材料等作用，且對金屬件有防腐的效果。油枕出現滲油故障存在以下隱患：首先，變壓器整體密封不嚴，會增加變壓器油與空氣的接觸，變壓器油吸收空氣中的水分，油受潮增加了氧化的機會，變壓器油質量劣化，將降低變壓器油的性能，進而影響變壓器的安全可靠運行；其次，滲漏油會導致變壓器油位變化，油位降低，低溫時油位降至瓦斯繼電器以下，則輕瓦斯動作告警，若油位繼續下降導致變壓器本體不能充滿變壓器油，出現故障，則影響變壓器運行；再次，變壓器油枕滲油，導致油位指示不準確，將給運行人員帶來巡檢困難，使其在天氣溫度變化時不能正確判斷變壓器運行狀況[6]。

表2變壓器更換油枕前后油溫變化情況

7 結束語

變壓器油枕是變壓器不可缺少的部件，油枕出現滲油現象，不能正常滿足使變壓器本體充滿變壓器油的條件，會影響變壓器安全可靠運行。由本文分析可知，變壓器油枕是由于波紋管長期膨脹至最大和收縮至最小，波紋管金屬疲勞，焊縫出現裂紋，從而導致滲油現象。經過分析，制定了相應的解決辦法，即更換變壓器油枕，徹底消除了變壓器油枕滲油和夏季高溫時出現油位過高報警和冬季低溫時出現低油位告警的異常現象，為今后變壓器運行打下了扎實的基礎，為安全運行提供了可靠有力的保障7]。

[參考文獻]

[1]變壓器用儲油柜：JB/T6484—2016[S].

[2]電力變壓器第1部分：總則：GB/T1094.1—2013[S].

[3]電力變壓器第3部分：絕緣水平、絕緣試驗和外絕緣空氣 間隙：GB/T 1094.3—2017[S].

[4]電力變壓器第5部分：承受短路的能力：GB/T1094.5— 2008[S].

[5]電力變壓器試驗導則：JB/T501—2021[S].

[6]電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準：GB50150— 2016[S].

[7]外殼防護等級（IP代碼）：GB/T4208—2017[S].