胶囊式储油柜假油位故障的原因分析及处理

吉 瑞

(国网中卫供电局，宁夏 中卫 755000)

胶囊式储油柜假油位故障的原因分析及处理

吉 瑞

(国网中卫供电局，宁夏 中卫 755000)

通过对近年来胶囊式储油柜的假油位故障实例进行分析，从储油柜的选型设计、安装及运行等阶段对引起胶囊式储油柜假油位典型故障的原因及处理方法进行了总结介绍。

变压器;胶囊式储油柜;假油位

0 前言

油浸式变压器储油柜的作用，一是确保在温度变化最大的范围内，使变压器器身及各主要部件的油面高度在规定的范围内，保证设备正常运行，并将其油位显示给运行人员，以便监视；二是通过采用与空气隔绝的装置，起到防止变压器油老化的作用。目前电力系统运行中的油浸变压器大部分都采用储油柜方式解决油体积变化和防止油老化问题。

胶囊式储油柜具有结构简单、可靠性高、维护方便、造价合理等优点，已被大量使用。但是它容易出现油位指示不正确的典型故障。产生这一故障的原因很多，故障现象也各不相同，特别是油位表的油位指示与储油柜实际油位不一致时，将直接影响变压器的安全经济运行。分析近年来发生的胶囊式储油柜油位指示不正确的实例，找出故障产生原因，提出处理方法。

1 胶囊式储油柜结构及工作原理

胶囊式储油柜的基本结构如图1所示，其工作原理及油位指示原理如下。

1.1 工作原理

胶囊式储油柜的工作原理是，在储油柜壳体内装有一个用耐油尼龙复合橡胶制成的软胶囊，囊内通过呼吸管及吸湿器与大气接触，胶囊的大小形状与储油柜的大小形状类似。在正常情况下，胶囊半漂浮在储油柜的油中，当变压器油箱中的油膨胀或收缩导致储油柜油面上升或下降时，使胶囊向外排出气体或自行吸气以平衡胶囊内外侧压力，起到呼吸作用，从而将变压器油与空气彻底隔开，并且随变压器温度的变化灵活补偿油箱内的压力差，有效地防止变压器油老化,确保变压器的安全运行。

图1 胶囊式储油柜基本结构

1.2 油位指示原理

目前，储油柜的油位广泛采用磁铁指针式油位表来显示。它以浮球为传感元件，浮球漂浮在油面上紧贴胶囊下壁，随油面上升下降而发生上下位移，再通过连杆、齿轮、磁耦合器等传动元件，将储油柜的油位用指针在表盘上指示出来。表盘上有极限报警红区，为现场维护人员指示出危险区域；还通过报警开关输出信号，实现高、低油位远距离报警监测。

2 胶囊式储油柜假油位故障实例

对近年来曾发生的胶囊式储油柜油位指示不正确的故障及处理情况举例如下。

(1) 某330 kV变电站1号主变发“本体油位低”报警信号，现场检查本体油位表已在低油位报警红区内。为确定储油柜内的真实油位，将一根透明塑料细管的一头接在主变底部取样阀上，另一头用绝缘杆高举至本体储油柜上端，采用连通器原理测量实际油位高度，查得本体实际油位在储油柜一半的高度。再通过红外测温仪(原理：油与空气分界面上下介质的热物理性参数不同，在实际油面处形成一个有明显温度突变的清晰热像特征)确认本体储油柜内的油也在储油柜一半的位置，与油位表指示相差较大。

打开储油柜顶部呼吸器管放气塞，用探棒检查发现油囊内有油，初步判断为胶囊破裂。在主变停电后，进入储油柜内部检查，发现胶囊底部有直径约20 cm的破洞，本体油位表浮球也已破裂且伸进胶囊破洞内。后对胶囊和油位计浮球进行更换，主变恢复正常运行。

(2) 运行人员在设备巡视时发现，某110 kV变电站2号主变本体储油柜呼吸器向外滴油。对故障进行初步确认后，主变停电对储油柜进行内部检查，发现胶囊底部中间有3个直径约5 mm的破洞，其位置正在储油柜气体继电器联管口上方。该联管口突出储油柜底部平面约2 cm,且未采取档罩防护。分析胶囊破损原因为胶囊在安装或运行过程中多次与气体继电器联管口蹭碰，导致胶囊破裂。

对胶囊进行更换，对气体继电器联管口进行钝化处理并加焊档罩防护后，再补油至正常油位，主变恢复正常运行。

(3) 某110 kV变电站1号主变发“本体油位低”报警信号，现场检查本体油位表已在低油位报警红区内。对故障进行初步确认后，主变停电对储油柜进行内部检查，发现储油柜浮球和连杆焊接处有裂纹，浮球内进油。判断储油柜油位指示为零是由于胶囊未完全胀开，油位表指示浮球被卷入褶皱，致使浮球和连杆的焊接处在胶囊呼吸过程中受力过大，焊缝开裂，绝缘油进入浮球，浮球过重下沉到储油柜底部所致。

对浮子、连杆进行更换，复装油位表，对胶囊充气使其完全舒展，按照油位曲线补油至正常油位，检查实际油位与油位表指示一致后，主变恢复正常运行。

3 假油位故障原因分析

当出现油位表的指示与本体油面高度不一致的假油位故障时，变压器的安全经济运行将受到影响。综合分析，产生假油位的原因有胶囊故障、磁针式油位表故障、储油柜密封不良进气等。这些原因在储油柜选型设计、安装及运行3个阶段中均可能发生，下面作逐一分析。

3.1 储油柜选型设计阶段

3.1.1 储油柜胶囊挂点设置不当

由于胶囊在储油柜内挂点过少，当端部侧挂点离端部较远时，其下垂的胶囊端部可能刚好压在油位计连杆上，使连杆运动受阻而不能正确指示油位。若长时间受到向下的力的作用，连杆可能变形，如图2所示。

图2 胶囊挂点设置不当示意

3.1.2 联管口突出储油柜底内表面且未进行处理

当联管口突出储油柜底内表面太多，且未采取钝化处理及加焊防护档罩时，如果胶囊在安装或运行过程中多次与其蹭碰，则可能破损进油，进而沉入油中，压住油位表浮球，使油位表指示偏低。

3.2 安装阶段

3.2.1 安装方法不当

当胶囊及油位表在出厂时已提前安装且油位表连杆不能可靠固定时，则在随储油柜同时运输的过程中，由于震动较大，会导致连杆浮球或胶囊损坏。

3.2.2 注油方法不当

(1) 注油时油柜内的空气排得不彻底或排气后未及时将排气塞拧紧，造成空气重新吸入，致使储油柜内有大量气体。由于空气的膨胀系数比油大，会造成油位表指示油位不准。

(2) 注油过程中将呼吸管与注油管混淆，导致胶囊内大量进油。

3.3 运行阶段

(1) 胶囊法兰密封不良或胶囊材质老化漏气，导致储油柜内有大量气体。

(2) 胶囊材质不良、老化或受外力破坏导致胶囊破裂进油。

(3) 油位表驱动机构和胶囊缠绕，导致驱动部分受力损坏。

(4) 油位表本身指示元件失灵。

(5) 储油柜呼吸器堵塞，使胶囊内的空气压力不能与外界保持平衡，在一定程度上阻碍油位表随油位变化。

4 采取的对策

4.1 储油柜选型设计阶段

(1) 胶囊的挂点数量和位置应能防止胶囊端部下垂和胶囊不能充分膨胀。挂钩应有防止脱出功能。

(2) 储油柜内各联管口突出储油柜底内表面部分应作钝化处理并加装防护罩。

(3) 应采用耐油、抗气透、防油扩散、抗拉强度高及耐老化性能良好的胶囊，优先使用优质进口胶囊。胶囊应由3层材料组成：与油接触的一层材料应具有高的耐油性能；与空气接触的一层材料应具有高的抗氧化性能；中间应有增加机械强度的尼龙层。

4.2 安装阶段

(1) 检查胶囊的密封性。将胶囊与装有压力表的气源接通，充以20 kPa气压、持续30 min，封住进气口，用浸入水中或涂液的方法检查有无渗漏。

(2) 对指针式油位表进行检查。磁铁式油位表的表杆一定要同柜体的轴线方向平行安装。

(3) 安装时胶囊的长度与方向应与储油柜保持平行，不得有扭曲、拆叠现象。安装软气囊时，呼吸口应同储油柜固定法兰连接。要利用挂钩使胶囊与柜壁可靠固定，从远离入端开始挂。一定要将挂带可靠地挂在挂钩上，防止胶囊从挂钩上脱出，防止胶囊堵塞气体继电器联管。

(4) 向储油柜内注油时，必须将储油柜内的空气排出去。注油的方法有2种。

① 注油排气法。打开储油柜顶部排气孔，拆下呼吸器或呼吸器下部油封碗，从滤油机经过储油柜底部注油管阀注油。当储油柜油位升高至2/3位置时，应缓慢注油，以防油大量喷出。待排气孔处溢出油时，立即停止注油。这时储油柜内的空气已被排出，密封好排气孔，安装好呼吸器，再从储油柜底部注油管阀处或变压器下部放油阀处放油，调整储油柜油位至正常高度。

② 压缩空气排气法注油。当储油柜油位升高至1/3位置时，拆下呼吸器，再从呼吸器联管口处用压缩空气向胶囊内充气，让胶囊袋鼓起，充分膨胀开，以排出储油柜内的空气。待排气孔处溢出油时，立即密封储油柜上部排气孔，装好呼吸器，再从储油柜下部注油管阀处补充油至正常油位。

4.3 运行阶段

在运行阶段，运行维护人员应及时对胶囊式储油柜油位指示不正确的故障原因和部位进行判定并进行处理。判断及处理步骤如图3所示。

图3 判断及处理步骤

1 陈敢峰．变压器检修[M]．北京：中国水利电力出版社，2005．

2013-06-27)