有载分接开关绝缘油在线检测装置的研制

朱迎阳

启东市供电公司 江苏 启东 226200

0 引言

有载调压变压器在电力系统中发挥着联络电网、调节无功潮流和稳定负荷中心电压的重要作用，在电网中得到广泛的应用。其中有载分接开关（On-load Tap Chang OLTC）是调压变压器完成有载调压的关键部件，是变压器高压回路唯一的运动部件，其技术性能好坏与可靠性的高低，对变压器在电力系统中正常运行产生重要影响。

1 目前变压器有载分接开关的运行情况：

目前，启东市供电公司运行中的变压器有载分接开关厂家和品种有：MR （V型、M型）、长征（ZY1A）、华明（CM、CV）型等，它们基本上均用电阻过渡元件。有载分接开关在带负荷快速切换时产生电弧，绝缘油在电弧的作用下分解产生出游离碳、氢气、可燃性烃类气体，切换动作将产生微量金属颗粒。其中游离碳及金属颗粒带杂质的部分附积在分接开关绝缘件表面，特别附积在电场集中的带电触头附近，另一部分悬浮于油中，而大部分分解物将被切换到油室箱底。分布在绝缘表面的颗粒杂质将降低绝缘件的绝缘强度，悬浮于油中的颗粒杂质则影响油的击穿强度，特别在油中微水含量增加时，切换油室中杂质颗粒的数量也随着增多，这将严重地影响分接开关的整体绝缘水平。

按照有载分接开关维修导则［1］（DL/T 574—95）的要求，运行中分接开关油室内绝缘油，每6个月至1年或分接变换2000～4000次，至少采样1次；每1～2年或分接变换5000～1万次或油击穿电压低于25kV时，应开盖清洗换油或滤油1次。但根据国家电网公司有关状态检修的文件规定［2］，变压器本体在评估状态良好时，其停电检修、试验周期可以延长至4.5年。如以有载分接开关维修导则为依据安排变压器进行停电检修，则变压器状态检修周期延长没有意义，如以变压器本体状态评估为依据，显然会使有载分接开关超周期运行，造成有载分接开关油室内绝缘件绝缘性能下降，游离碳和重金属微粒越聚越多，这将严重影响分接开关的整体绝缘水平，特别是随着悬浮在油中的碳粒和微水含量的增加，油的绝缘强度将大大降低，由此而产生分接开关相间击穿，严重危及安全运行。

如何实现有载分接开关停电检修、试验周期同变压器本体同步，一个关键点是处理好有载分接开关内的绝缘油。目前在变压器有载分接开关上使用的在线滤油装置，只能起到滤油的作用，绝缘油耐压数据只能通过派人去现场定时取样，在实验室分析来获得，周期长，时效性差，难于保证有载分接开关的安全运行。

2 绝缘油耐压在线检测装置的设想

设想在现有变压器有载分接开关在线滤油装置基础上，增加绝缘油耐压在线检测功能，实时了解绝缘油耐压数据，并且通过配套开发的软件，实现测试数据远方上传，使运行、检修人员在办公室就能随时查看绝缘油油质情况，从而对有载分接开关工作状态作出评估，控制和消除故障发生，保证有载分接开关的安全运行。

试制的绝缘油耐压在线检测装置由3个模块组成，再配套相应的后台监测软件，原理框图如图1所示：

图1 为绝缘油耐压在线检测装置工作原理

绝缘油耐压检测装置可以采用市场成熟的产品进行改造，根据国标GB/T507-2002《绝缘油击穿电压测定法》［3］对绝缘油进行在线检测，全部过程在控制模块的程序安排下自动运行，并且通过远方通讯，实现在线油耐压装置的远方遥控操作，具有自动升压测试、自动搅拌、自动处理、测量准确，测试过程安全可靠，测量数据能通过变电所数据网上传到供电公司调度端，在调度端开发软件分析平台，对变电所采集到到得数据进行分析，掌握绝缘油耐压水平，通过积累的历史数据能对有载开关状况进行定量分析，提出检修建议［4］。

3 绝缘油耐压在线检测装置的基本结构

3.1 设计思路和工作原理

绝缘油耐压在线检测装置由控制板、常规油耐压测量装置（油杯特殊设计改造）、配套油管路、控制电磁阀、排油泵、废油箱等构成，结构原理如图2所示：

图2 为绝缘油耐压在线检测装置结构图

1）控制板在整个系统中起到主控核心作用，主要控制滤油机、耐压仪以及PC机之间的通信。控制面板硬件分为电磁阀控制部分、耐压仪可调步进电机驱动部分、高压电源控制部分、电源稳压部分与PC机通信接口部分，具备掉电记忆功能，这也是控制板设计难点，在保障系统稳定可靠工作，避免在意外断电、死机等特殊情况发生时，不至于整个系统流程被打乱，给变压器有载调压开关带来不良影响。

2）控制原理及过程。一个正常完整的工作过程为—系统接上电源，控制板主CPU发出滤油机启动信号，启动滤油机并且启动真空脱气装置，实现对油中微粒、微水、气体的净化功能（20分钟后）开排油泵1，8分钟后关排油泵1，再打开电磁阀2，使油进入测压仪油杯等待液位开关检测到绝缘油满杯后，关电磁阀2，停滤油机。开始绝缘油耐压检测：启动搅拌器搅拌油杯中待测油5分钟再静置10分钟，给高压通电开始升压直到油被击穿，记下此时击穿电压，断高压电降压，完成一次测压过程，循环此过程5次，取耐压值平均值即为本次流程所测得的油绝缘强度。

3.2 耐压仪油杯设计思路

原油杯是敞口设计现改为密封式设计（如图3所示）。此设计优点是隔绝外界环境如潮湿空气对绝缘油耐压值的影响，真实反应有载调压开关绝缘油的耐压强度。

图3 为绝缘油耐压仪新油杯

3.3 进、排油的设计思路

耐压仪工作频率一般为1星期到1个月测试1次，如果采用每次测压完成就排干油杯中绝缘油，就会使油杯长时间与周围空气接触，而在下次进油测试时空气中水份会影响绝缘油的真实耐压值。因此采用每次进油前，排干上次废油，这样能让油杯与空气接触时间最短，使当时空气环境对绝缘油的影响达到最小。

4 绝缘油耐压在线检测装置的效果检查

该有载分接开关绝缘油耐压在线检测试制完成后，经过反复调试，并且经过上级部门同意，安装在35kV新港变电所#2主变上，为验证有载调压开关绝缘油耐压在线检测装置测试数据准确与否，安排启东市供电公司油务试验人员到新港变电所现场取#2主变有载开关油样，在实验室进行了比对试验，结果如表1所示。

从比对试验结果可看出，有载调压开关新型在线油处理装置所做绝缘油击穿电压值和实验室数据比较接近，结果偏差在正常范围内。

试制的有载调压开关新型在线油处理装置后台监测数据通过变电所数据网交换机实现了远传，登录后台监测软件客户端页面，可正常浏览。

表1 有载开关绝缘油击穿电压值比对试验统计表

4 结论

1）该绝缘油耐压在线检测装置，是在原有有载调压开关在线油处理装置上研发的创新应用，它除具备常规在线滤油功能外，增加对绝缘油耐压在线检测，改变了必须到现场取油样回实验室做试验才能知道绝缘油耐压结果的做法。

2）通过各种先进的数字化技术、通信技术、在线监测技术，专业人员在办公室通过访问监测软件即可了解有载开关绝缘油油质好坏情况，而且既能查看实时数据，又能查看历史数据（如图4所示）。从而对有载分接开关工作状态做出科学评估，控制和消除故障发生，保证变压器有载分接开关的安全运行。

图4 为绝缘油耐压值历史曲线（8月24日-10月21日）

［1］DL／T 574—95 有载分接开关运行维修导则［S］.2010.

［2］国家电网科［2008］49号.关于发布《输变电设备状态检修试验规程》等七项公司技术标准的通知［S］.2008.

［3］ GB／T507-2002 绝缘油击穿电压测定法［S］.2002.

［4］朱迎阳，赵继东.变压器有载分接开关状态检修的思考［C］.2010年全国输变电设备状态检修技术交流研讨会论文集，2010：577.