配变多功能通用罐式储油释压指示器的研究与应用

杨叶奎，杨若雲

（1.贵州电网铜仁思南供电局，贵州 思南 565100；2.复旦大学，上海 杨浦 200433）

近年来，随着电力系统电网升级改造力度加大，配电变压器逐步走向小容量多布点，布局越加趋于合理，然而，大量客户普遍反映现在的配电变压器故障率反而越来越高，每年烧坏的数量越来越多，根据统计分析发现，每年的3—9月潮湿雨季是变压器绕组故障高发期，通过返修厂家反馈及现场对烧坏的变压器吊芯检查发现大多是相同的绕组线圈扎间短路故障，分接开关、高低压引线抽头氧化发热烧坏；仔细检查分析发现都与当前YW型系列管式油位指示计有关，均是靠近管式油位指示计下面的C相高压绕组线圈扎间短路故障及变压器缺油运行引起，基于此，开展新型配变油位指示器研究解决YW型系列管式油位指示计设计缺陷带来的电网风险刻不容缓。

1 YW型系列管式油位指示计应用现状

当前所有型号为S9～S11的10 kV油浸式全密封变压器，其油箱上侧均是采用YW 型系列管式油位指示计（如图1、图2所示）安装在变压器油箱的上部，用以监测变压器油箱内的油位是否正常以及变压器内部发生故障时释放故障压力。

图1 YW型系列管式油位指示计

图2 配电变压器YW型系列管式油位指示计

YW 型系列管式油位指示计主要是替代传统的大型油枕中的释压功能，减小尺寸便于配电变压器吊装及规格大小适配；但是YW 型系列管式油位指示计无任何储油功能，同时无防雨裙，使得配电变压器在高负载运行时油箱内油温升高油位上升喷射出变压器，在低负载运行时油箱内油温下降、油位也下降，又无法及时补油，同时油位在热胀冷缩过程压力释放阀打开间隙期间外面空气潮湿或正在下雨，管式油位指示计释放阀上盖边缘较小又没有防雨裙，极易吸入潮湿空气及雨水，在变压器内部形成水珠聚集下滴，同时管式油位指示计安装下方正对C 相绕组线圈，导致C 相高压绕组线圈纵向绝缘严重受损发生扎间短路故障，烧毁变压器而退出运行。

由于没有储油功能，导致所有运行中的配电变压器均处于缺油运行状态，致使变压器油长期暴露在空气中与空气的接触面增大氧化受潮老化，线圈铁芯、分接开关及线圈抽头低于油面，长时间暴露在空气中受潮，致使绝缘老化，分接开关及线圈抽头绝缘严重受损高温故障烧毁变压器。导致经常性设备停电引起社会负面效应，电力事故等。

所有S9～S11 变压器YW 型系列管式油位指示计设计及结构存在上述缺陷，已经成为10 kV 配变变压器大量烧坏的主要因素之一。

2 配变通用型多功能罐式油位指示器的研究

针对YW 型系列管式油位指示计存在的设计缺陷设计一种适应各种容量变压器使用的通用型多功能罐式储油释压油位指示器，该指示器具有储油功能、防喷油功能、防受潮功能；能够始终保持绕组线圈置于油面以下，从源头杜绝配电变压器因受潮及缺油带来的运行风险。该设计图如图3所示。

图3 多功能罐式油位指示计设计图

该通用型多功能罐式储油释压油位指示器根据各型配电变压器的规格尺寸进行设计，共3个型号，9种规格（分别是：螺纹型、压接型、法兰型，分别对应400 kVA 及以上、400～200 kVA、160～50 kVA 3种容量），不影响变压器高低压引出线，不影响变压器安装、吊装；与各种容量变压器外形、规格尺寸大小适配；其上端释放阀上盖更为宽大并加装了防雨裙，压力释放阀动作时可防止外面的雨水及潮气进入变压器内部，最关键的是该罐式油位指示计由于预留空间，在压力释放中不喷油，确保了变压器体内油量不发生变化，油位始终保持在变压器绕组线圈上面，保障绕组线圈不会暴露在空气中受潮及高温烧坏。

该指示器中上段加装了可储存油量（根据不同容量变压器的油量热缩比率及储油量的5%设计，考虑满足溢出后储存油量）的储油罐，储油罐的功能与传统型号变压器油枕的功能相似，储油罐油量可满足变压器在日常气温及运行状况下油箱及套管内均充满油，长期运行保持线圈铁芯、分接开关及线圈抽头不暴露在油面，降低了油与空气的接触面，从源头杜绝了油受潮和氧化的机会，有利于减缓油的老化，储油罐上有油位观察窗口，储油罐内的油面以升降为运动轨迹，显示变压器油位的高低。能够有效保障变压器的安全稳定经济运行如图4所示。

图4 系列多功能罐式油位指示器实物图

3 通用型多功能罐式油位指示器的创新点

该通用型多功能罐式油位指示计的特殊设计解决了传统大型油枕带来的设计布局不合理的问题，同时又解决了管式油位指示计存在的缺陷。

使水分及潮气不会进入变压器油箱，保证变压器良好的散热、绝缘性能，减少变压器绝缘受损故障的发生，同时在变压器压力释放过程中保障油量不会喷出，使得变压器油位始终处于线圈铁芯、分接开关及线圈抽头上层，保证变压器良好的散热、绝缘性能，减少变压器绝缘受损故障的发生，降低设备运行风险；保障了配电网的安全可靠运行。

多功能罐式油位指示器与YW 型管式油位指示计相比，其下端安装在变压器上的规格尺寸及高度一致，可以直接使用不同接口及容量的通用型罐式油位指示计更换处于运行中的大量管式油位指示计的变压器，不须对配电变压器吊芯更换，直接取下安装补油十分方便，便于大规模改造；技术难度低，成本与YW 系列管式油位指示计差别不大，特别容易推广。

4 多功能罐式油位指示器的应用及推广前景

以铜仁思南供电局为例，2020年烧坏配电变压器106台，通过修理厂家反馈系C相绕组烧坏94台，占比89%，每台变压器修理费、运输费、人工拆除及更换安装平均在1.5万元左右，总计141万元左右（变压器烧坏导致的停电损失未计在内）。

通过该多功能罐式储油释压油位指示器2021年在铜仁供电局试点推广应用40套，取得了极好的应用效果，试点应用的40台配变，无一出现缺油及喷油现象，配变始终处于良好的运行状态，罐式油位指示器现场应用，如图5所示。

图5 罐式油位指示器现场应用图

通过该通用型多功能油罐式储油释压油位指示器的全面推广应用，可以从源头消除后续可能继续大量烧坏配电变压器的可能，节约了大量生产运行更换变压器的成本，减少停电时间，实现企业增供扩销，既提升了供电可靠性，又提升了客户满意率。

5 结束语

通过查新，该成果为目前国内首创，填补了目前国内主流变压器设计上存在的缺陷及短板，该成果通过2 项发明专利实审，荣获南方电网公司2021年节能降碳合理化建议金奖，该项目具极强的推广应用价值。