吳鑫杰

(寧波寶新不銹鋼有限公司，浙江 寧波 315800)

0 前言

油浸式變壓器由于散熱好、損耗小、容量大、成本低等優(yōu)點(diǎn)，已成為電網(wǎng)中應(yīng)用最廣泛的電力變壓器[1-2]。在油浸式變壓器長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，內(nèi)部的絕緣系統(tǒng)(如絕緣材料和礦物絕緣油)受到溫度、氧氣、水分等眾多因素的影響而逐漸老化，產(chǎn)生氫氣、甲烷、乙炔、乙烯、乙烷、一氧化碳、二氧化碳等氣體[3-5]，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響變壓器正常工作，大大縮短使用壽命。

因此，分析變壓器油中溶解氣體對(duì)盡早發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的潛伏性故障具有很重要的意義。為判斷油浸式變壓器的內(nèi)部工作情況，需要定期取一定量的變壓器油(即取油樣)進(jìn)行耐壓試驗(yàn)、理化分析和氣相色譜分析等。

油浸式變壓器內(nèi)部一般不充氮?dú)猓淙∮蜆蛹夹g(shù)(即常規(guī)的取油樣技術(shù))也比較成熟。可是對(duì)內(nèi)部充氮?dú)獾挠徒阶儔浩魅∮蜆蛹夹g(shù)介紹卻很少，幾乎沒(méi)有。如果采用常規(guī)的取油樣技術(shù)，很容易出現(xiàn)空氣倒吸進(jìn)入充氮?dú)庥徒阶儔浩鲀?nèi)部，而油樣無(wú)法取出的現(xiàn)象，長(zhǎng)時(shí)間后會(huì)加速絕緣材料老化，縮短其使用壽命。

1 充氮?dú)庥徒阶儔浩?/h2>

充氮?dú)庥徒阶儔浩髋c不充氮?dú)庥徒阶儔浩鞯墓ぷ髟?、?nèi)部結(jié)構(gòu)、參數(shù)性能基本相同，一般都由油箱、變壓器器身和輔助設(shè)備3部分組成。油箱是油浸式變壓器的外殼，變壓器器身置于油箱內(nèi)，箱內(nèi)灌滿變壓器油。

不充氮?dú)庥徒阶儔浩饕话闩溆袃?chǔ)油柜(又稱油枕)，儲(chǔ)油柜位于變壓器油箱上方。儲(chǔ)油柜的作用就是保證油箱內(nèi)始終充滿變壓器油，減小油面與空氣的接觸面，從而減緩變壓器油和絕緣材料的老化。

在充氮?dú)庥徒阶儔浩鞯挠拖漤敳砍錆M一層干燥的、純度極高的氮?dú)?。由于氮?dú)馐嵌栊詺怏w，且它的膨脹系數(shù)比變壓器油的膨脹系數(shù)大，因此確保了油箱內(nèi)的變壓器油與空氣的隔離，起到儲(chǔ)油柜的效果。與不充氮?dú)庥徒阶儔浩飨啾?，充氮?dú)庥徒阶儔浩鞲綦x空氣的效果更好，尤其是基本杜絕了外部濕度對(duì)其內(nèi)部絕緣系統(tǒng)的影響。

變壓器油有幾個(gè)作用：絕緣作用，主要是隔絕空氣，避免部件因與空氣接觸受潮而引起的絕緣能力降低；保護(hù)鐵心和繞組組件，延緩空氣中氧氣對(duì)絕緣材料的侵蝕；散熱作用，及時(shí)把鐵心產(chǎn)生的熱量通過(guò)熱循環(huán)散發(fā)到變壓器外面；消弧作用，消除變壓器轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)切換時(shí)產(chǎn)生的電弧。

運(yùn)行中的變壓器發(fā)生外部故障時(shí)，操作人員可以直接觀察到。但當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障如過(guò)熱、放電時(shí)，變壓器油和固體絕緣會(huì)加速分解出氫氣、乙炔、一氧化碳等氣體，這些氣體基本都溶解在變壓器油中。由于變壓器氣體繼電器動(dòng)作需要有一個(gè)氣體積累過(guò)程，這時(shí)直接分析已經(jīng)溶解在油中的特征氣體，將有助于檢測(cè)出早期故障。

工程經(jīng)驗(yàn)證明，變壓器油中氣體各種成分含量的多少和故障的性質(zhì)及程度直接相關(guān)。因此在變壓器運(yùn)行過(guò)程中，定期取油樣測(cè)量溶解于變壓器油中的氣體組織成分和含量，對(duì)于及早發(fā)現(xiàn)油浸式變壓器內(nèi)部存在的潛伏性故障有非常重要的意義。

2 常規(guī)的取油樣技術(shù)

常規(guī)的取油樣技術(shù)很成熟，適用于不充氮?dú)庥徒阶儔浩魅∮蜆?，操作過(guò)程如：選擇天氣晴好、溫度較高、濕度較低的日子；用干凈的布擦拭變壓器底部油樣管出口端；慢慢打開(kāi)變壓器底部放油閥管回路的放油閥，變壓器油就會(huì)從油樣管出口緩緩噴射出來(lái)；用油樣瓶接住適量的變壓器油，沖洗瓶子兩次；用油樣瓶接取規(guī)定容量的變壓器油；關(guān)閉放油閥，做好油樣瓶密封工作和現(xiàn)場(chǎng)清理，本次取油樣結(jié)束。

3 存在問(wèn)題及解決方案

充氮?dú)庥徒阶儔浩鞯挠拖漤敳砍溆械獨(dú)?，?dāng)外部氣溫變化、變壓器負(fù)荷改變、內(nèi)部氮?dú)饬繙p少時(shí)，充氮?dú)庥徒阶儔浩鲀?nèi)部壓力會(huì)發(fā)生變化，可能出現(xiàn)正壓，也可能出現(xiàn)負(fù)壓。

因此，在充氮?dú)庥徒阶儔浩魅∮蜆訒r(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)這樣的情況：慢慢地打開(kāi)閥門(mén)，變壓器油沒(méi)有流出來(lái)，反而聽(tīng)到有空氣倒吸“哧哧”的聲音。當(dāng)吸入變壓器內(nèi)部的空氣數(shù)量累積較多后，就會(huì)加速內(nèi)部絕緣系統(tǒng)的老化，縮短變壓器使用壽命。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，減少外部空氣倒吸進(jìn)入充氮?dú)庥徒阶儔浩鲀?nèi)部，對(duì)充氮?dú)庥徒阶儔浩鞯姆庞凸芑芈愤M(jìn)行全面的改造。在原有的放油管回路基礎(chǔ)上增加了一套壓力測(cè)量和氮?dú)庋a(bǔ)充系統(tǒng)，由三通、壓力表、截止閥、氮?dú)忾y和氮?dú)馄拷M成，改造前后的結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

圖1 放油管回路對(duì)比示意

4 新的取油樣技術(shù)

通過(guò)對(duì)充氮?dú)庥徒阶儔浩鞣庞凸芑芈返母脑?，目的是要?shí)現(xiàn)充氮?dú)庥徒阶儔浩魅庸艿獨(dú)飧綦x正壓取油樣，具體取油樣操作過(guò)程如下。

(1)選擇天氣晴好或濕度小的干燥天氣，采樣時(shí)要嚴(yán)防沙塵等雜物侵入。

(2)放油閥處于關(guān)閉狀態(tài)，打開(kāi)截止閥，打開(kāi)氮?dú)忾y，打開(kāi)氮?dú)馄糠艢?0 s，進(jìn)行管路吹掃。關(guān)閉截止閥，讓壓力表處于正壓狀態(tài)，關(guān)閉氮?dú)忾y。

(3)打開(kāi)放油閥，30 s后查看壓力表的情況。若壓力表處于負(fù)壓狀態(tài)，一般建議本次不取油樣，待環(huán)境氣溫升高后再取油樣。關(guān)閉放油閥，打開(kāi)截止閥，打開(kāi)氮?dú)忾y，放氣30 s后，關(guān)閉氮?dú)馄?，關(guān)閉氮?dú)忾y，關(guān)閉截止閥。特殊情況一定需要取油樣時(shí)，打開(kāi)氮?dú)忾y，往變壓器內(nèi)部補(bǔ)充氮?dú)猓钡綁毫Ρ盹@示正壓為止，關(guān)閉氮?dú)忾y。

(4)若壓力表處于正壓狀態(tài)，打開(kāi)截止閥，放出適量變壓器底部積存的污油，并擦凈截止閥，再用變壓器油沖洗干凈。

(5)用變壓器油將油樣瓶沖洗兩次，并將瓶塞洗凈后，方可灌瓶。

(6)將油樣灌入樣瓶后，應(yīng)立即將瓶塞蓋好，并用石蠟封嚴(yán)瓶口，以防受潮。

(7)取樣結(jié)束后，關(guān)閉放油閥，打開(kāi)截止閥，打開(kāi)氮?dú)忾y，放氣30 s后，關(guān)閉氮?dú)馄浚P(guān)閉氮?dú)忾y，關(guān)閉截止閥。

(8)油樣瓶啟瓶時(shí)，室溫應(yīng)接近取油樣時(shí)的溫度，否則油樣會(huì)受潮，影響試驗(yàn)結(jié)果。

5 實(shí)施效果

2012年1月對(duì)現(xiàn)有充氮?dú)庥徒阶儔浩鞣庞凸芑芈愤M(jìn)行改造，解決了充氮?dú)庥徒阶儔浩魅∮蜆訒r(shí)，容易出現(xiàn)的空氣倒吸進(jìn)入變壓器內(nèi)部的問(wèn)題，大大提高了變壓器運(yùn)行的可靠性和安全性。整個(gè)取油樣操作過(guò)程僅僅需要5 min，操作簡(jiǎn)單方便。另外，改造后的管路部分可以整體或部分拆卸，移動(dòng)使用，具有一定的推廣價(jià)值。

6 結(jié)束語(yǔ)

隨著人類(lèi)社會(huì)快速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)水平不斷提高，電力能源面臨著越來(lái)越多的需求。油浸式變壓器作為最基本的供配電設(shè)備，將會(huì)應(yīng)用在越來(lái)越多的領(lǐng)域。因此，油浸式變壓器取油樣技術(shù)、耐壓試驗(yàn)、理化分析和氣相色譜分析顯得尤為重要。同時(shí)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，也會(huì)有新的檢測(cè)手段出現(xiàn)。

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