摘要：通过故障分析，得出运行中变压器有载分接开关因频繁切换产生大量游离碳及少量金属微粒等杂质，这将降低油的击穿强度，影响切换次数与使用寿命。为了保证供电电压质量和实现不间断供电，进行了在线滤油技装置的应用，对在线净油装置的功能特点作了分析，并在一台有油质恶化的主变压器上进行了安装和运行效果跟踪。通过试验，证明了在线滤油装置运行效果良好。
引言：
2009年8月份，35kV冯楼变电站1#主变压器有载重瓦斯和差动保护同时动作，原因分析为有载分接开关运行时产生一定的电弧，油室内绝缘油绝缘等级降低，绝缘油在电弧的作用下，分解出的部分杂质（金属颗粒）附着开关绝缘件的表面，与悬浮在绝缘油中的金属颗粒造成开关三相短路。同时有载分接开关油箱内的密封胶垫在电弧的作用下老化，造成有载分接开关油室与变压器本体油室连通，有载分接开关油室内的油进入了变压器本体油箱，造成变压器内部故障。
目前东平县供电公司所辖变电站中35kV及以上电压等级变压器32台，均为有载调压变压器。有载调压变压器上安装的有载分接开关在运行和操作中难免会出现故障，这些故障可能是制造厂质量问题，也有可能是运行维护不当引起的。据有关统计，2009年全国35kV及以上变压器非计划停运中，有载分接开关导致的非计划停运次数占非计划停运总时间的10.343%，而有载分接开关油室绝缘油绝缘降低导致的非计划停运次数占有载分接开关停运次数的60%以上。因此，对变压器有载分接开关油室内绝缘油的安全运行要求越来越高。
一、变压器油的作用
变压器油有以下几种主要作用：
（1）绝缘作用：变压器油具有比空气高得多的绝缘强度。绝缘材料浸在油中，不仅可提高绝缘强度，而且还可免受潮气的侵蚀。
（2）散热作用：变压器油的比热大，常用作冷却剂。变压器运行时产生的热量使靠近铁芯和绕组的油受热膨胀上升，通过油的上下对流，热量通过散热器散出，保证变压器正常运行。
（3）消弧作用：在变压器的有载调压开关上，触头切换时会产生电弧。由于变压器油导热性能好，且在电弧的高温作用下能分触了大量气体，产生较大压力，从而提高了介质的灭弧性能，使电弧很快熄灭。
二、有载分接开关动作对绝缘水平的影响
有载分接开关在带负荷快速切换时，绝缘油在电弧的作用下，将分解产生游离碳、氢气和可燃性烃类气体，还将产生微量金属颗粒。其中一部分游离碳及金属微粒等杂质附积在分接开关绝缘件表面，特别在电场集中的带电触头附近，一部分悬浮于油中，余下部分积沉在切换油室箱底。分布在绝缘件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电压，特别是当油中微水含量增加时，将加速降低油的击穿电压，影响有载分接开关的绝缘水平。在东平县供电公司的变压器有载分接开关全部是复合式分接开关，而颗粒杂质的存在对复合式分接开关的影响尤为明显，因为此类开关的切换与分接选择合为一体，处于同一油室，选择部分的绝缘件直接受到污油的影响。颗粒杂质的数量随着切换次数的增加而增多，这将越来越严重地影响分接开关的整体绝缘水平。《有载分接开关运行维修导则》规定，运行中每切换5000～10000次或1～2年或油中击穿电压低于25kV时应开盖清洗换油或滤油一次，每6月至1年或分接变换2000～4000次至少采样一次。如超期不滤油也不清洗绝缘件则绝缘水平将继续下降，危及安全运行。有载分接开关切换油室中油的击穿电压主要与油中悬浮性颗粒及油中微水含量有关。水分可以由加强油室结构密封与补充油来控制，而颗粒杂质的产生是不可避免的。研究表明，在一定微水量的情况下，颗粒大小及其数量与击穿电压的关系如图2所示。其中油中颗粒数由10000颗／mL过滤净化至10颗／mL时，颗粒直径大于5μm的击穿电压可以从24kV上升至38kV，对颗粒直径大于2μm的击穿电压可以从21kV上升至49kV。
三、解决方案
我们在冯楼变电站变压器故障处理过程中，首先对变压器油做了色谱分析，分析结果显示绝缘油中氢气和水分含量明显超标。为了更好地解决这个问题，我们对变压器有载分接开关拆开检查，发现油箱底部残留了很多黑色碳化物，邮箱表面有很多水珠。并且有载分接开关油箱内的密封胶垫老化，造成有载分接开关油室与变压器本体油室连通，有载分接开关油室内的油进入了变压器本体油箱，引起本次故障的发生。最后，更换了有载分接开关及变压器油，安装了有载分接开关在线滤油装置。
四、在线滤油装置的功能特点
1)联合使用过滤精度小于等于1μm的滤芯及除水滤芯，除去油中颗粒杂质，降低微水。
2)有现场手动启动、分接开关变换自动启动、集控中心遥控分接变换启动等三种启动方式。我们采用分接开关变换自动启动装置的方式，即分接开关每次动作后马上自动启动净油装置的方式，它能将切换产生的游离碳等杂质及时过滤除净，彻底净化。
3)有累计计数功能，可正确累计有载分接开关切换动作次数，能存储、累加，具有记忆功能。
4)装置动作持续工作时间是指从第一次切换动作开始，至整定持续工作时间内最后一次切换的整定持续工作时间为止。我们采取的整定时间为30min，确保每次切换的过滤持续时间，及时彻底净化切换产生的游离碳等颗粒，防止沉积于箱底而无法过滤除净。
5)闭合循环回路油中残留空气的排除。利用有载分接开关油枕对该装置油压差产生的静压力，从在线净油装置顶部的放气溢油阀排尽油中残留空气。
6)根据需要可不停电更换滤芯，如阻塞或寿命终止的滤芯，受潮失效的滤芯等。
7)对受潮滤芯在（90±5）℃烘箱内干燥2～4h后可继续投入使用。
8)滤芯失效报警停机功能。滤芯阻塞失效，其压差继电器动作，装置灯光显示并停机，同时集控中心微机屏幕显示“滤芯失效”，“装置动作”信号消失。
9)遥控、遥信。集控中心遥控有载分接开关切换动作的同时，自动启动净油装置，并屏幕显示“装置动作”，滤芯失效时能显示“滤芯失效”并停机，“装置动作”信号消失。
10)湿度控制加热祛潮。装置内相对湿度不小于85％时，湿度控制器动作使加热器加热祛潮。
11)优化采油样。由于结构原因，切换油室排油管深入油箱底部，切换产生的游离碳积沉在底部，以往在采油样时得首先排除管内污油方能正式取样。既消耗了油，油样真实性也差。在线净油方式由于油经常循环流动，因而没有上述不利因素，可直接采样，无油量消耗，油样真实可靠。
12)装置的安装调试、换滤芯、添加油、调正油位均可带电进行，亦无需停用有载分接开关重瓦斯，重、轻瓦斯均无误动作发信。
13)装置电源具有缺相、反相及过载熔丝保护。
14)在滤芯的进油侧装有油压力表，可监视工作时油回路是否畅通或异常压力增高。
因此我认为在线滤油的关键是将高精度、高效率的除颗粒过滤器应用于运行中有载分接开关切换油室中，进行带电自动过滤油。同时考虑到降低油中微水含量，有利于提高油的击穿电压，在实施中还应采取除颗粒滤芯与除水滤芯联合使用，应可取得更好的净油效果。
五、在线滤油装置应用前后的比较与分析
1)现将冯楼变电站1#主变压器油(大于12级的污油)进行过滤，过滤持续时间与净化综合情况效果如下:
（b）更换滤油机后
六、结论
确保有载分接开关切换中的油得到净化过滤，有利于供电电压质量和实现不间断供电。实践证明，开展在线净油是贯彻落实《有载分接开关运行维修导则》的有力措施，亦是延长检修周期，实行状态检修的重要保证。在线滤油装置能够自动及时过滤分接开关油室中的绝缘油，使之始终处于净化优质状态。在线净油装置的在线净油、调正油位、更换滤芯均可在不停电并不需停用气体继电器重瓦斯保护的情况下进行，并能在变压器运行中安装、投入使用，为保证主变压器安全运行打下了坚实的基础。
返回顶部