一起500kV 变压器有载开关油位低的分析及处理

陈韶辉，郭全军，陈欣，邓华，仵蒙

（国网浙江省电力有限公司超高压分公司，浙江 杭州 311121）

1 前言

有载调压变压器是现代电网中必不可少的设备，在电网中用于逆调压、电网联络、无功分配以及调整负荷潮流，其运行状况直接影响系统运行的可靠性及其他电气设备的正常运行。有载开关是变压器实现有载调压的关键设备，调压前，必须确保有载开关储油柜油位正常，一旦缺油或无油，必须及时进行补油并禁止操作。如强行操作，操作过程中触头产生的电弧无法熄灭，将导致大量气体和变压器油冲向储油柜使气体继电器动作，引起主变跳闸；同时，由电弧产生的能量，如果无法及时得到释放，将有可能造成有载开关甚至主变爆炸，严重威胁电网的安全。

电力变压器目前在加补充油时，主要采用注油排气法（主变大修时采用）、充气排气法和抽气排气法等三种，而针对有载开关油位低的常规处置方法，主要采用停电情况下对有载分接开关油室进行注油，电力变压器在运行中进行停电补油的方式已不能使用我国电力供应日趋紧张、缺电现象日益严重的形势。本文针对一起500kV变压器有载开关油位低的异常，提出一种通过主变本体油枕对有载开关进行带电补油的处理方法，阐述了有载开关带电补油的具体过程和注意事项，对变压器有载开关带电补油具有借鉴意义。

2 异常情况

2.1 设备基本情况

某变电站3 号主变由保定天威于2000 年8 月生产，型号：ODFPSZ-250000/500，有载开关由德国MR 公司于2000 年生产，型号：RI3000-300D10191WR。主变油枕为波纹式储油柜结构，有载开关油枕为敞开式储油柜结构。

2.2 异常情况

某日，某变电站3 号主变后台报“3 号主变非电量保护有载开关油位低”“3 号主变非电量保护运行异常”，现场检查3 号主变三相有载开关油位分别是0.3、2.2、3，如图1 所示。3 号主变本体油位三相分别是5.9、5.9、5.9，3 号主变本体油位高于有载开关油位。现场未发现渗漏油情况，3 号主变有载开关A、B 相瓦斯继电器内部积聚部分气体，其中A 相气体至瓦斯继电器视窗约1/2处，B 相气体至瓦斯继电器视窗约5/6 处，C 相瓦斯继电器视窗内未见气体，如图2 所示。

图1 3 号主变有载开关三相油位

图2 3 号主变有载开关三相瓦斯继电器内部气体积聚情况

2.3 前期检修情况

2019 年11 月5 日～30 日开展该主变大修工作，主要包括主变本体、有载开关非电量附件及其电缆更换，主变冷却器附件更换、本体内检、有载开关吊芯等项目。

3 号主变相关附件更换、内检结束后开展抽真空、真空注油、热油循环、静置等工序，3 号主变本体与有载开关同步开展抽真空，各相主变本体热油循环后开展本体油位调整与有载开关注油工作，11 月21 日3 号完成主变A 相有载开关注油，11 月22 日完成3 号主变B相有载开关注油，11 月24 日完成3 号主变C 相有载开关注油。

有载开关注油方式采用将变压器本体油枕注放油口通过输油管连接至有载开关滤油机出油口侧阀门接口注油至有载开关头盖顶部位置，有载开关注油接口如图3所示。主变三相注油结束后，本体油位均调整至6.5，有载开关三相油位均调整至3，主变静置期间多次开展本体与有载开关排气，无气体排出后即停止排气。

图3 有载开关注油口

3 现场处理情况

3.1 简要分析

3 号主变有载开关总油量约210L，主变大修后油枕设计储油量约70L，A 相有载开关油位指示由3 降至0.3，油位下降明显，考虑到有载开关总油量少，结合夜间环境温度下降、负荷下降会使油温持续降低，油的热胀冷缩会造成油位继续降低的情况，有载开关芯体存在漏空的隐患，可能导致有载开关击穿事故的发生。为保证设备可靠运行，确认采取由变压器本体油枕注放油口通过输油管缓慢补油至有载开关油枕注放油口的方式进行带电补油。分析带电补油过程中主要风险及预控措施如下。

（1）为防止补油过程中主变有载开关重瓦斯误动作造成主变三侧跳闸，需将其由跳闸改信号。

（2）有载开关常规补油方法为通过有载开关入油管，入油管位于有载开关切换芯子油室的上部，补油时，变压器油通过入油管注入有载开关油时，油室注满后变压器油经油管、气体继电器及油管向储油柜注油，该方法需有大量变压器油经过气体继电器，且油流方向与气体继电器重瓦斯动作方向一致，记忆造成重瓦斯动作。本次工作不通过主变有载开关头盖吸油管与回油管接口开展注油，一方面，可有效地防止有载开关重瓦斯保护信号的出现；另一方面，也可有效减少注油过程中产生的气体积聚在有载开关芯体及瓦斯继电器内部。

（3）为防止补油过程中，油流速度过大造成主变本体油枕油流扰动导致主变本体重瓦斯误动作及有载开关内部压力升高导致有载开关压力释放阀误动作，需要严格控制补油的流速；同时，补油时外接的同时输油管道内径尺寸为φ25，内径较小，如果流速过大可能会造成补油管接头脱落。综合考虑以上因素，补油时，流速控制在20L/h。

（4）在带电补油时，需防止空气进入主变本体及有载开关内部造成变压器油老化、绝缘降低等问题的出现，因此，在补油各环节必须严控空气进入。

3.2 带电补油流程

在带电补油的各环节中，需严格执行上述各风险预控措施，本次带电补油管路连接布置如图4 所示，补油流程如下。

图4 有载开关带电补油管路连接布置

（1）停用有载开关重瓦斯保护，拆除有载开关呼吸器，检查呼吸是否正常（本体油枕为波纹式结构，无呼吸器）。

（2）清洁输油管及其两侧的对接法兰。

（3）先连接输油管与本体油枕下部注放油口的阀门。输油管的另外一侧法兰抬升高度应高于本体油枕下部注放油口的阀门，防止空气进入本体。缓慢打开本体下部排油管阀门，排掉输油管内的空气，直到管内空气基本排尽，油溢出来，关闭本体油枕下部注油口阀门，期间持续观察本体瓦斯继电器视窗内油流涌动情况。

（4）连接输油管与有载开关油枕下部注放油口阀门。

（5）管道连接好后，再次检查补油管道两侧阀门都是关闭状态。

（6）先打开本体油枕下部注放油口阀门，通过输油管自带放气口，对管道内部进行再次排气，排气完毕后，再打开有载油枕下部注放油口阀门，让油缓慢流入有载开关油枕，流速控制在20L/h，期间持续观察本体及有载开关瓦斯继电器视窗内油流涌动情况。

（7）持续补油至额定油位。补油结束后，先关闭本体油枕下部注放油口阀门，再关闭有载开关油枕下部注放油口阀门。

（8）重复多次排气。排气位置为有载开关头盖放气塞E1 和S 管放气塞，放气过程中，保持与带电部位的距离。

（9）拆除输油管。封闭本体、有载油枕下部注放油口阀门的闷板。

（10）恢复有载开关呼吸器，观察有载开关瓦斯继电器挡板位置正常，后台无异常信号。

4 原因分析

有载开关瓦斯继电器仅具备油流动作功能，未设置集气盒等专用排气结构，为保证有载开关瓦斯继电器内气体排出，厂家规定，有载开关瓦斯继电器与开关油枕之间的联管必须向上倾斜大于2%，现场检查3 号主变A相有载开关瓦斯继电器与开关油枕之间的联管朝油枕侧略有倾斜，如图6 所示。

图6 有载开关瓦斯继电器与开关油枕之间的联管

有载开关瓦斯继电器视窗中部与管路轴心基本持平，当有载开关内部存在气体时，运行过程中，易导致气体积聚在有载开关瓦斯内部，因其结构设计无直接手段进行排气，仅可通过拆除瓦斯继电器视窗周围12 颗固定螺栓进行排气。

结合3 号主变前期检修情况及有载开关瓦斯继电器结构，分析3 号主变A 相有载开关油位下降的原因：（1）有载开关前期检修排气不充分，内部存在气体，气体溢出至有载开关油枕,油位下降，同时近期温度骤降，变压器油收缩，导致3 号主变A 相有载开关油位下降明显。（2）有载开关瓦斯继电器未设置直接排气结构，在运行过程中，有载开关内部气体溢出时易导致瓦斯继电器内部积聚气体，在一定程度上影响有载开关油位指示的准确性。

针对上述油位下降的针对性预控措施：（1）主变有载开关检修后应充分开展重复多次排气工作，尽量延长静置时间，提升排气效果。（2）结合主变检修开展有载开关瓦斯继电器至油枕联管倾斜度排查，对倾斜度不满足要求的联管应进行调整。

5 结语

运行中变压器发现有载开关油位低异常，在查明异常原因后时应及时进行补油处理，当设备无法及时停电时，应考虑进行带电补油，有载开关的带电补油存在因操作不当引起变压器跳闸的风险，带电补油需充分考虑工作过程中油速及进气可能对设备造成的影响。

本文通过对某500kV 变压器有载开关油位低异常进行分析，为载开关带电补油油位提供了一种可行的处理方法，详细阐述了该方法检试过程中的关键点及预控措施，对有载开关带电补油具有借鉴意义，有助于保证电力系统安全稳定运行。

日常运维应加强对有载开关油位及渗漏油情况的巡视，检修时需对有载开关进行充分排气并关注有载开关瓦斯继电器至油枕联管倾斜度排查，避免因内部窝气导致运行过程中出现气体继电器存有气体或油位下降的异常出现。