对一种主变压器油温油位关系的校验分析

张霁月，王维娟

(1.国网六安供电公司，安徽 六安 237006;2.国网六安农电公司，安徽 六安 237000)

0 引言

主变压器在运行时，由于油温的变化会导致油位的变化。为此，大型油浸电力变压器需提供储油柜调节油位［1］。由于储油柜是不透明的金属制品，油位的显示指示需通过油位计指示实现。为准确判断变压器类油位的真实情况，主变压器出厂时一般都附有一个油温油位关系对照图表，表示对应的油温和油位位置关系，即平常所说的油温油位关系线。它为我们现场设备安装、运行巡视、观察判断油位提供了参考依据，方便了用户。因此，被变压器厂广泛采用，也受到了用户的好评。

1 选择主变压器油温油位关系线校验的原因

1.1 常见的两种储油柜结构

1.1.1 胶囊式储油柜

胶囊式储油柜原理是利用一个充气后比储油柜内径略小的气囊，吊装在储油柜上部，中部留有排气孔与呼吸器相连。通过呼吸器连管对胶囊充气，能排出储油柜油面上部空气，再将排气孔密封后，变压器油即与空气形成了隔绝，可以防止变压器油老化。

1.1.2 波纹管式储油柜

波纹管式储油柜由不锈钢金属波纹管叠加制成，波纹管能自由伸缩，完全展开后是一个圆柱形腔体。通常，将自由伸缩的波纹管一端固定在储油柜一侧，另一端加装移动导向滑轮，确保波纹管伸缩时定向平稳。通过波纹管将变压器油和外界隔绝，分内油式结构和外油式结构两种。主要区别是内油式是波纹管内部充油，外油式是波纹管外部充油。

1.2 主变压器油温油位关系图配置现状

两种储油柜结构不同，反映的关系线也不一样。但是，在实际应用中，很多变压器厂家的油温油位关系线，没有随着设备储油柜结构的不同而改变，附在设备上的总是相同的油温油位关系线。实际上，油温油位关系与储油柜配置、大小、结构以及油位计种类等等有关，波纹管储油柜随着油温度的变化基本遵循线性的特性［2］，胶囊式储油柜结构变化是非线性的。当前，少数变压器厂家只能满足现场只要有就行，没有很好的区分。

如上所属，如果主变压器厂家提供的关系曲线不准确甚至是错误的话，那将会给现场造成错误的判断，严重的会威胁到设备安全运行。为此，笔者选择了一家变压器设备厂家的油温油位关系线对其进行了校核。

2 设备的选择及关系线分析

2.1 设备的选择

2009年12月，公司某座220kV变电站扩建增容，新增2号主变容量为150000kVA，型号SFSZ10-150000/220，2009年7月出厂，由于该220kV变压器设备第一次进入皖西电网，在安徽电网无5年以上的运行业绩，根据省公司工作要求，现场安装时必须吊罩检查，吊罩后需抽真空和真空注油，油位也需重新调整。变压器总质量187510kg，油质量45050kg，油品为新疆克拉玛依厂生产的#25油，储油柜结构为胶囊式。变压器厂家提供的油温油位关系线如图1所示。

图1 选择的某220kV主变油温油位关系图

2.2 选择的主变压器关系线分析

从图1可以看出，横坐标(自变量)表示油温，温度范围－30°C～90℃;纵坐标(因变量)是表盘刻度，以0～10数字显示。从图分析，当变压器油温达到－30℃时(实际油凝固点－25℃)，对应的油位计指示为“0”;油温升高到90℃时，对应的油位指示到数据显示10的位置。该图像是分区间的一次函数的关系。

3 现场数据收集、处理和绘图

3.1 设备安装时的记录

主变吊罩检查实施中，结合真空注油和注油后的热油循环，我们对照主变压器油温油位线对变压器油位进行了调整。由于是冬季，环境温度较低，主变热油循环后平均温度只有45℃，对照曲线油位计指示调整储油柜油位在数字6.2位置，做好记录。

3.2 运行后的数据收集

变压器投运后，我们根据需求制定了跟踪检查计划，定期收集参数，记录时间、油温、油位计指示、有功负荷等。频率约1至2个月收集一次，以年为周期，涵盖春夏秋冬四个季节。主变投运至2013年1月收集数据如表1至表3所示。

表1 2009年12月～2010年12月变压器温度、油位计指示和负荷情况记录

表2 2010年12月～2011年12月变压器温度、油位计指示和负荷情况记录

表3 2011年12月～2013年1月变压器温度、油位计指示和负荷情况记录

3.3 函数关系线的绘制

3.3.1 数据处理原则

根据不同时期收集到的数据，选取了部分有代表性的数据，进行了分析，对部分数据进行了简单的处理。同时按比例大小复制了变压器铭牌上的纵、横坐标，按自变量油温递进的原则对数据进行了归纳，找出纵坐标油位指示数值［3］。处理方式:以热油循环后的45℃温度为基础，向下取5组数据，向上取4组数据。保留最大值和最小值，其它单一数据保留，相同温度下不同指示取平均值的办法，选取的10组温度数据和处理后的油位计指示如表4所示。

表4 选取的温度值和对应油位计指示表(温度由上层油温度计读取)

3.3.2 绘制函数关系线

根据表4的横坐标油温度对应纵坐标油位指示用描点法绘制的函数关系线如图2。

图2 选择的某220kV主变实际油温油位关系图

4 绘制的函数图像和变压器油温油位关系线对比

通过图2曲线可知，胶囊结构的主变压器油温油位关系线并非是线性的，而是一条曲线。理论上分析，储油柜通常是卧放的圆柱体，储油柜内油面是平行于地面的一条线段，这条线段随储油柜内油的变化而变化，单位体积的变压器油在储油柜内变化高度不同，一般是自液面直径上下等值变大，不遵循线性的变化关系。而变压器厂家现场配置的油温油位关系线是线性的关系。

5 结论

通过现场校核和比对胶囊式结构的储油柜油温油位关系可以得知:该台变压器出厂附加的油温油位关系线是不正确的，甚至是错误的。通过比对还可以看出，当变压器上层油温达到68℃，温升68℃ －32℃ =36℃时，变压器储油柜油位计指示已超过数值“9”，油位相当高，接近满油位，可以推测变压器储油柜设计也是偏小的。因此，该油温油位关系线不能指导现场实际。

［1］张霁月.主变压器油位非故障异常原因分析及策略［J］.安徽电气工程职业技术学院学报，2013(3):24-27.

［2］王泽峰，谢碧海，周井生，储子东.金属波纹式储油柜在电网中的应用［J］.变压器，2002，39(5):23-27.

［3］杨柏俊，魏彩霞，陈绪良，李晓峰.储油柜中指针式油位表油位曲线的制作［J］.变压器，2008，45(7):54-56.