新建电厂主变油位异常分析与处理Analysis and Processing of a Main Transformer’s Oil Level Anomaly in a New-build Power Plant
王云峰
河南，焦作
摘要：主变压器是发电厂最关键的设备之一，如果发生故障将对电能送出和系统运行造成严重影响。储油柜用以补偿变压器绝缘油因温度变化而产生的体积变化，同时保证绝缘油与外界隔离，防止其吸湿和氧化。本文结合变压器内油式波纹膨胀式储油柜的的选型方法，对一起火电厂主变夏季运行期间的油位高现象进行了分析探讨，核算了储油柜的补偿容积和补充油量，并提出了处理方法和防范措施。
关键词：变压器，油位，波纹膨胀式储油柜
Abstract:The main transformer is one of the most important equipments in power plant.It’ll brings the serious influence to electrical energy sent and system operation if a fault occurs to the main transformer.Oil storage cabinets are used to compensate volume change of the insulation oil caused by temperature change for transformer,while ensuring the insulating oil is separated from the outside,to prevent the moisture absorption and oxidation.In this paper,a high oil level phenomenon of the main transformer during outage in summer is discussed,combined with the selection method of oil corrugated expansion conservator.And it accounts the compensation volume of the storage cabinet and the amount of oil which should be added,puts forward the treatment methods and preventive measures as well.
Keywords:transformer,oil level,corrugated expansion oil storage cabinet
1.设备简介
某电厂（2×660MW 燃煤火电机组，通过220kV 架空线路接入华中电网）位于豫北地区；年极端最高气温43.5℃，年极端最低气温-19.9℃。该电厂#1、#2主变压器为国内某厂生产的SFP-780000/220型三相一体油浸式户外型变压器，额定容量780000/780000kVA ，电压组
合22
242+-×2.5%/22kV ，高压侧中性点经隔离开关选择接地，变压器冷却方式ODAF ，使用#25克拉玛依绝缘油，标称总油重64吨，配套储油柜为国内某公司生产的BP1N-II ×35×c 型内油式不锈钢波纹膨胀式储油柜（图1），储油柜标称补偿容积5225L 。
1.柜罩
2.柜座
3.油位指示
4.视窗
5.注油管
6.Φ40蝶阀
7.排气管
8.吊柄
9.排气软连管
10.输油管路11.输油连接管12.Φ80蝶阀13.接线盒14.波纹膨胀芯体15.散热窗
图1波纹膨胀储油柜结构
2.故障情况
2015年5月25日，该电厂#1机组168试运时，#1主变出“油位异常报警”信号，油温64℃，储油柜油位指示100%。2015年7月13日，#2主变油温59.5℃，储油柜油位90%。均较厂家提供的“油位-温度曲线”偏高。期间打开储油柜排气阀，均未见有气体排出。
厂家提供的“油位-温度曲线”（简称“H-T 曲线”）如图2：油温-25℃时对应油位为0，油温30℃时对应油位为50%，油温85℃时对应油位为100%。
同年9月25日，两台主变停运后，变压器和储油柜厂家安排技术人员共同到现场检查，储油柜的波纹芯体行程正常，不存在卡涩和歪斜问题。观察#1、#2主变油温30℃时油位均为50%，与厂家提供的“油位-温度曲线”相符。为确保运行时不发生油位高报警和喷油，厂家服务人员对两台主变的储油柜放出少量的油（#1主变放油180L ，#2主变放油360L ）。
3.原因分析
3.1储油柜理论补偿容量校核
储油柜的补偿容积是根据该变压器的总油重及使用地区的最高、最低环境温度的多少来计算的。即：g
G
f V ?=（1）
()
t t a f +?=（2）V ——储油柜的补偿容积（L ）
f ——变压器油体积补偿参数f=a(△t+t)
G ——变压器总油重（kg ）
g ——变压器油的密度0.9（kg/L ）
a ——变压器油体积膨胀系数a=0.0007△t ——变压器使用地区最高和最低环境温差值t ——变压器平均温升（40）由于该变压器标称总油重为64000kg ，使用地区最高温度为+43.5℃，最低温度为-19.9℃，
则其绝缘油体积补偿参数：()()[]2
10238.7409.195.430007.0-?=+--?=+?=t t a f 其储油柜的补偿容积：
图2H-T 曲线
)(51479
.06400010238.72L g G f V =??=?=-3.2实际补偿容量校核
查储油柜规格表，补偿容积5147L 时，可使用I
型波纹芯体（单波补偿容积50L ），对应的波数为：
)(94.10250
5147波单波容积===∑V V
n 单个芯体波数为：
)(31.343
94.10231波===∑n n 靠上取值，应取35波，此时对应的储油柜总补偿
容积为：)
(525050353311L V n V =??==单波容积考虑储油柜芯体实际补偿容积与标称补偿容积的差值（一般不超过6‰），储油柜实际总补偿容积V 2≥0.994V 1=5218.5L ＞5147L 。故从理论上讲，储油柜选型是符合要求的。但相对裕量较小（仅1.39％）。
3.3主变总油重校核
复核变压器原始数据：
①油箱容积油重：98.597t
②低压升高座油重：1.493t
③高压升高座：3.753t
④N 相升高座：0.283t
⑤200方油管油重：0.297t ⑥150圆油管油重：0.486t ⑦冷却器油重：1.610t ⑧储油柜油重：2.210t ⑨储油柜联管油重：0.1t ⑩器身排油重：41.762t
根据上述数据变压器总油重=①+②+③+④+⑤+⑥+⑦+⑧+⑨-⑩=67.064t
考虑变压器升高座中套管、CT 排油以及油箱中磁屏蔽排油（较少，一般忽略不计），该变压器总油重应不低于66.5t 。
此时根据章节3.1中，式（1）、式（2）求得的总补偿容积为5.348L ＞5225L （原储油柜容积）。
4.处理经过
为确保一次性彻底解决主变油温高时油位偏高的问题，经协商，设备厂家决定利用检修机会，对变压器储油柜进行更换。
考虑储油柜尺寸限制及裕度≥5%的选型要求，确定新储油柜型号：BP2N-（Ia+IIb)×40，补偿容积6195L 。
2016年5-6月份，该电厂#1、#2机组C 修时，更换了#1、#2主变储油柜（图3）。储油柜更换后变压器工作正常：油温45℃时，对应油位60%；油温57
℃时，对应油位
图3储油柜更换
80%。
5.结论
设计阶段，其总油重为理论值，可能存在一定误差，若非注、放油期间进行计量，难以精确计算。而现场安装时，一般为常温下进行绝缘油加注，若加油量无精确计量，储油柜油位可能当时符合H-T曲线，而储油柜补偿容积不足的问题则可能在夏季高负荷时暴露出来。个别单位采用夏季放油、冬季补油的临时措施以防止油位过高或过低，不能从根本上解决问题，还易因反复注、放油导致器身进气、受潮。希望本文所述内容能给相关单位启示。
6.防范和改进措施
6.1同类型变压器设计时，应核对储油柜补偿容积是否足够，必要时应在出厂试验前后或现场安装时对所加注的绝缘油量进行精确计量。
6.2对于储油柜补偿容积不足的变压器应适时更换储油柜，对补偿裕度较小的变压器，夏季高负荷运行时应加强油位巡视，防止储油柜膨胀达到极限，引起压力释放阀动作导致变压器喷油。
6.3考虑储油柜外包生产较多，且变压器在设计阶段，其油总重理论数值可能存在较大偏差，理论建议变压器生产厂商在核验器身真实总油重后，再行采购储油柜；不得已同步排产的，应确保储油柜补偿容积有足够裕量。
参考文献
[1]朱英浩.《全充满油的全密封油保护系统——油浸式变压器全密封结构》[J]《变压器》2003,1（2）：22-28
[2]张国栋《油浸式电力变压器储油柜油位异常原因分析及补充油量的计算》[J]《变压器技术》2008,9：19-20
[4]沈洪伟《一起波纹膨胀式变压器储油柜喷油事故分析》[J]《输变电技术》（云南电力论坛论文集）,388-390
[5]《BP1型波纹膨胀储油柜使用说明书》
作者简介
王云峰（1978～），男，汉族，神华国能焦作电厂有限公司（河南省焦作市454000）
生产技术部副主任，高级工程师/高级技师，硕士。