主变压器油温油位关系命名的分析

张霁月，王维娟

(1.国网六安供电公司，安徽 六安237006;2.国网六安农电公司，安徽六安237000)

0 引言

大型充油类变压器(高抗)设备运行时，油温的变化都会导致油位的变化，为此，大型油浸电力变压器(高抗)需提供储油柜调节油位［1］。由于储油柜是不透明的金属制品，油位的真实指示需通过油位计指示实现。为准确判断变压器油位的真实情况，变压器(高抗)出厂时一般都附有一个油温油位关系对照图表，表示对应的油温和油位关系，即平常所说的油温油位关系曲线。它为现场设备安装、运行巡视时判断油位提供了参考依据，方便了用户，便于巡视和观察。因此，被变压器厂广泛采用，也受到了用户的好评。

1 储油柜结构和油位计原理分析

1.1 常见的储油柜结构

1.1.1 胶囊(隔膜)式储油柜结构

胶囊式储油柜原理是利用一个充气后比储油柜内径略小的气囊，吊装在储油柜上部，中部留有排气孔与呼吸器相连。通过呼吸器连管对胶囊充气，能排出储油柜油面上部空气，再将排气孔密封后，变压器油即与空气形成了隔绝，可以防止变压器油老化。变压器运行时，油温度变化导致体积的变化，通过调节胶囊腔的大小，维持变压器呼吸，保持变压器内外部等压。胶囊外壁与变压器油接触，充斥于油面之上，通常是一个不规则的空腔。隔膜式储油柜是有两个半圆桶体组成，中间通过法兰夹装一个橡胶薄膜，隔膜浮在油面上，隔膜上下浮动将空气隔离。

1.1.2 波纹管式储油柜结构

波纹管式储油柜由不锈钢金属波纹管叠加制成，波纹管能自由伸缩，完全展开后是一个圆柱形腔体。通常，将自由伸缩的波纹管一端固定在储油柜一侧，另一端加装移动导向滑轮，确保波纹管伸缩时定向平稳。通过波纹管将变压器油和外界隔绝。分内油式结构和外油式结构两种。主要区别是内油式是波纹管内部充油，外油式是波纹管外部充油。由于胶囊式储油柜容易老化，需要定期检测。而波纹管式具有经久耐用、使用寿命长等优点，因此，胶囊(隔膜)式储油柜正逐步被波纹管式储油柜所代替。外油式波纹管储油柜结构如图1所示。

1.2 油位计指示的实现

油位计反应变压器储油柜油位的外在显示，通过油位计的指示能准确分析和判断变压器储油柜内变压器油的位置，由此判断变压器的运行情况。

1.2.1 胶囊(隔膜)式结构油位指示的实现

胶囊(隔膜)式常用结构油位计有磁力式油位计和磁耦合式油位计两种［2］。磁力式根据浮力原理、机械传动和力学原理构成。油枕内装一个浮球，油位变化造成浮球上下变化从而带动机械轴转动，机械轴扭动一个磁铁，引起油枕外的油位表(内部也有个磁铁)指针的变化。油位计指示监测是通过联动装置连接到变压器储油柜的一个侧面油位计上，通过高度变化实现指示器和油位实际位置相统一。磁耦合油位计根据浮力原理和磁性耦合原理制成。当储油柜容器中油位变化时，油位计本体管中的磁性浮子也随之升降，磁钢通过磁耦合传递到磁翻柱指示器，驱动红白翻柱反转180°，油位上升翻柱由白变红，油位下降翻柱由红变白，指示器的红白交界面对应油位内部实际高度，实现油位的清晰指示。

1.2.2 金属波纹管式结构油位指示的实现

金属波纹管式结构油位计指示油位是利用机械传动原理实现的。即通过金属波纹管的伸缩长度变化导致油位观察橱窗指示的变化来实现［3］，在不计金属波纹管横切面伸缩变化的情况下，可以认为变压器油变化和油位指示关系是一次函数关系，即变化关系非常接近于直线关系。

2 油温度变化和油位计指示函数关系分析

2.1 胶囊(隔膜)式储油柜

胶囊(隔膜)式油位计现场一般采用磁力式油位计或磁耦合式油位计较多。两者都是利用浮力原理，即浮球随变压器油位传到或耦合至油位计进行指示。但由于储油柜通常是卧放的圆柱体，储油柜内油面是平行于地面的一条线段，这条线段随储油柜内油的变化而变化，单位体积的变压器油在储油柜内变化高度不同，一般是自液面直径上下等值变大。由于储油柜与本体相通，因此，单位体积的变压器油在储油柜的不同油面界限内变化不同，不遵循线性的变化关系。同时，胶囊也是一个不规则的圆体，也不可能完全做到与储油柜面紧密结合，因此，它的波动关系是一条曲线。

2.2 金属波纹管式储油柜

波纹管式储油柜不管是内油或者外油，产生变化的都是测量波纹管伸缩长度的变化，波纹长度的变化通过观察窗油位计指示指针偏离“0”刻度线多少的变化来实现［4］。在不计波纹管横切面大小变化的情况下，变压器油变化和油位指示关系是近似的一次函数关系，考虑到波纹管伸缩会导致直径的变化。因此，它的变化也不是直线关系，但是非常接近直线的曲线。

3 主变压器油温油位关系命名的分析

通过以上分析可知，变压器油温油位关系根据储油柜的种类和结构各不相同，可能是非常接近直线的一次函数关系，也可能是非线性的曲线关系。对现场不同厂家的变压器油温油位关系曲线进行了归纳，摘选部分关系曲线(直线)分析如下。

3.1 江苏某变压器公司命名

命名为油温与表盘刻度关系曲线。如图2所示。

图2选自舒城1号主变，型号为SFSZ9-31500/110，胶囊式储油柜。从图2可以看出横坐标表示表盘刻度，以0o～120o显示。纵坐标表示油温，用－30℃ ～130℃温度显示，而现场油位计刻度是以0～10数字显示。从曲线图分析，自变量是表盘刻度，因变量是油温。从实际分析油温油位曲线关系，自变量是油温，因变量是油位。关系曲线与油位计对应不起来，无法比对和判断。

3.2 山东某变压器公司命名

命名为油温油位曲线图。如图3所示。

图3取自220kV文峰变1号变，型号为SFSZ10-150000/220，储油柜结构为胶囊式。该图用坐标表示，横坐标表示油位，用数字0～0.95米表示;纵坐标有两个，左边表示表盘角度，以0～120数字显示，右边表示油温，温度范围－20℃ ～120℃。关系曲线是一条曲线。从实际分析，因储油柜为圆柱体横放，单位体积自储油柜横切面直径上下不均匀放大，关系线是不同于图3所示的一条曲线。

3.3 河北某变压器公司命名

命名为主体储油柜油位曲线。如图4所示。

图4取自500kV皋城变1号主变，主变型号为ODFS-250000/550，2007年10月出厂，胶囊式储油柜。图4横坐标表示油位计指示，以0～10数字显示，纵坐标表示储油柜油位高度，从120至1100mm。关系曲线是分段的一次函数关系。有三个温度显示点－30℃、20℃、40℃，对应的油位高度分别为120mm、570mm、710mm。其他位置和温度关系不明显。该函数图像没有完全将油位计指示和油温度对应起来。

3.4 新疆某集团变压器公司命名

命名为油位指示标志牌。如图5所示。

图5取自500kV皋城变5352线路高抗，高抗型号为BKD-40000/500，2007年11月出厂，胶囊式储油柜。

该图横坐标表示油温，以－30℃ ～95℃显示，纵坐标表示油位计表盘刻度，以0～10显示。关系图是一次函数关系(中间一段线段)。现场运行巡视时，对应油温和油位计刻度指示在上下两根线范围内为正常。

3.5 浙江某变压器公司命名

图6取自220kV寿州变2号主变，型号为SFSZ10-150000/220，2009年7月出厂，外油式波纹管储油柜。油温油位曲线附着在变压器铭牌内，无独立油温油位指示和命名。如图6所示。

从图6可以看出纵坐标表示表盘刻度，以0～10数字显示;横坐标表示油温度，温度范围为－30℃～90℃。从曲线图分析，自变量是油温，因变量是表盘刻度。

3.6 油温油温关系命名分析

综上所述，国内各个变压器厂家对油温油位关系各有一套命名方法，函数关系线不一致，关系线走向差别也很大。横、纵坐标各不相同，油温和油位谁是自变量和因变量关系没有明确，关系线和储油柜结构、大小不能完全对应起来。因此，不能充分发挥油温油位关系线对现场工作的指导作用。选取的国内部分变压器厂对变压器油温油位关系线命名统计情况见表1。

表1 部分变压器厂命名及函数关系

4 结论

部分变压器制造厂对油温油位关系命名不重视，不科学，不统一，不规范。当前，国内大多数厂家没有结合实际考虑储油柜配置、大小、结构以及油位计种类等等，实际上，油温油位关系与变压器的储油柜大小、结构、变压器油质量、温升以及油位计的种类都有关系。正确命名应为变压器油平均温度与油位的关系线(曲线)。

［1］张霁月，王维娟.对一种主变压器油温油位关系的校验分析［J］.安徽电气工程职业技术学院学报，2014(3):14-17.

［2］杨柏俊，魏彩霞，陈绪良，等.储油柜中指针式油位表油位曲线的制作［J］.变压器，2008，45(7):54-56.

［3］姜益民.利用内油式金属波纹储油柜解决或改善变压器运行负压问题［J］.变压器，2013，50(7):39-43.

［4］刘渤华.外油式金属波纹储油柜运行分析［J］.变压器，2007，44(8):54-58.