主變壓器油溫油位關(guān)系命名的分析

張霽月，王維娟

(1.國(guó)網(wǎng)六安供電公司，安徽 六安237006;2.國(guó)網(wǎng)六安農(nóng)電公司，安徽六安237000)

0 引言

大型充油類變壓器(高抗)設(shè)備運(yùn)行時(shí)，油溫的變化都會(huì)導(dǎo)致油位的變化，為此，大型油浸電力變壓器(高抗)需提供儲(chǔ)油柜調(diào)節(jié)油位［1］。由于儲(chǔ)油柜是不透明的金屬制品，油位的真實(shí)指示需通過(guò)油位計(jì)指示實(shí)現(xiàn)。為準(zhǔn)確判斷變壓器油位的真實(shí)情況，變壓器(高抗)出廠時(shí)一般都附有一個(gè)油溫油位關(guān)系對(duì)照?qǐng)D表，表示對(duì)應(yīng)的油溫和油位關(guān)系，即平常所說(shuō)的油溫油位關(guān)系曲線。它為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安裝、運(yùn)行巡視時(shí)判斷油位提供了參考依據(jù)，方便了用戶，便于巡視和觀察。因此，被變壓器廠廣泛采用，也受到了用戶的好評(píng)。

1 儲(chǔ)油柜結(jié)構(gòu)和油位計(jì)原理分析

1.1 常見(jiàn)的儲(chǔ)油柜結(jié)構(gòu)

1.1.1 膠囊(隔膜)式儲(chǔ)油柜結(jié)構(gòu)

膠囊式儲(chǔ)油柜原理是利用一個(gè)充氣后比儲(chǔ)油柜內(nèi)徑略小的氣囊，吊裝在儲(chǔ)油柜上部，中部留有排氣孔與呼吸器相連。通過(guò)呼吸器連管對(duì)膠囊充氣，能排出儲(chǔ)油柜油面上部空氣，再將排氣孔密封后，變壓器油即與空氣形成了隔絕，可以防止變壓器油老化。變壓器運(yùn)行時(shí)，油溫度變化導(dǎo)致體積的變化，通過(guò)調(diào)節(jié)膠囊腔的大小，維持變壓器呼吸，保持變壓器內(nèi)外部等壓。膠囊外壁與變壓器油接觸，充斥于油面之上，通常是一個(gè)不規(guī)則的空腔。隔膜式儲(chǔ)油柜是有兩個(gè)半圓桶體組成，中間通過(guò)法蘭夾裝一個(gè)橡膠薄膜，隔膜浮在油面上，隔膜上下浮動(dòng)將空氣隔離。

1.1.2 波紋管式儲(chǔ)油柜結(jié)構(gòu)

波紋管式儲(chǔ)油柜由不銹鋼金屬波紋管疊加制成，波紋管能自由伸縮，完全展開(kāi)后是一個(gè)圓柱形腔體。通常，將自由伸縮的波紋管一端固定在儲(chǔ)油柜一側(cè)，另一端加裝移動(dòng)導(dǎo)向滑輪，確保波紋管伸縮時(shí)定向平穩(wěn)。通過(guò)波紋管將變壓器油和外界隔絕。分內(nèi)油式結(jié)構(gòu)和外油式結(jié)構(gòu)兩種。主要區(qū)別是內(nèi)油式是波紋管內(nèi)部充油，外油式是波紋管外部充油。由于膠囊式儲(chǔ)油柜容易老化，需要定期檢測(cè)。而波紋管式具有經(jīng)久耐用、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因此，膠囊(隔膜)式儲(chǔ)油柜正逐步被波紋管式儲(chǔ)油柜所代替。外油式波紋管儲(chǔ)油柜結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2 油位計(jì)指示的實(shí)現(xiàn)

油位計(jì)反應(yīng)變壓器儲(chǔ)油柜油位的外在顯示，通過(guò)油位計(jì)的指示能準(zhǔn)確分析和判斷變壓器儲(chǔ)油柜內(nèi)變壓器油的位置，由此判斷變壓器的運(yùn)行情況。

1.2.1 膠囊(隔膜)式結(jié)構(gòu)油位指示的實(shí)現(xiàn)

膠囊(隔膜)式常用結(jié)構(gòu)油位計(jì)有磁力式油位計(jì)和磁耦合式油位計(jì)兩種［2］。磁力式根據(jù)浮力原理、機(jī)械傳動(dòng)和力學(xué)原理構(gòu)成。油枕內(nèi)裝一個(gè)浮球，油位變化造成浮球上下變化從而帶動(dòng)機(jī)械軸轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)械軸扭動(dòng)一個(gè)磁鐵，引起油枕外的油位表(內(nèi)部也有個(gè)磁鐵)指針的變化。油位計(jì)指示監(jiān)測(cè)是通過(guò)聯(lián)動(dòng)裝置連接到變壓器儲(chǔ)油柜的一個(gè)側(cè)面油位計(jì)上，通過(guò)高度變化實(shí)現(xiàn)指示器和油位實(shí)際位置相統(tǒng)一。磁耦合油位計(jì)根據(jù)浮力原理和磁性耦合原理制成。當(dāng)儲(chǔ)油柜容器中油位變化時(shí)，油位計(jì)本體管中的磁性浮子也隨之升降，磁鋼通過(guò)磁耦合傳遞到磁翻柱指示器，驅(qū)動(dòng)紅白翻柱反轉(zhuǎn)180°，油位上升翻柱由白變紅，油位下降翻柱由紅變白，指示器的紅白交界面對(duì)應(yīng)油位內(nèi)部實(shí)際高度，實(shí)現(xiàn)油位的清晰指示。

1.2.2 金屬波紋管式結(jié)構(gòu)油位指示的實(shí)現(xiàn)

金屬波紋管式結(jié)構(gòu)油位計(jì)指示油位是利用機(jī)械傳動(dòng)原理實(shí)現(xiàn)的。即通過(guò)金屬波紋管的伸縮長(zhǎng)度變化導(dǎo)致油位觀察櫥窗指示的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)［3］，在不計(jì)金屬波紋管橫切面伸縮變化的情況下，可以認(rèn)為變壓器油變化和油位指示關(guān)系是一次函數(shù)關(guān)系，即變化關(guān)系非常接近于直線關(guān)系。

2 油溫度變化和油位計(jì)指示函數(shù)關(guān)系分析

2.1 膠囊(隔膜)式儲(chǔ)油柜

膠囊(隔膜)式油位計(jì)現(xiàn)場(chǎng)一般采用磁力式油位計(jì)或磁耦合式油位計(jì)較多。兩者都是利用浮力原理，即浮球隨變壓器油位傳到或耦合至油位計(jì)進(jìn)行指示。但由于儲(chǔ)油柜通常是臥放的圓柱體，儲(chǔ)油柜內(nèi)油面是平行于地面的一條線段，這條線段隨儲(chǔ)油柜內(nèi)油的變化而變化，單位體積的變壓器油在儲(chǔ)油柜內(nèi)變化高度不同，一般是自液面直徑上下等值變大。由于儲(chǔ)油柜與本體相通，因此，單位體積的變壓器油在儲(chǔ)油柜的不同油面界限內(nèi)變化不同，不遵循線性的變化關(guān)系。同時(shí)，膠囊也是一個(gè)不規(guī)則的圓體，也不可能完全做到與儲(chǔ)油柜面緊密結(jié)合，因此，它的波動(dòng)關(guān)系是一條曲線。

2.2 金屬波紋管式儲(chǔ)油柜

波紋管式儲(chǔ)油柜不管是內(nèi)油或者外油，產(chǎn)生變化的都是測(cè)量波紋管伸縮長(zhǎng)度的變化，波紋長(zhǎng)度的變化通過(guò)觀察窗油位計(jì)指示指針偏離“0”刻度線多少的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)［4］。在不計(jì)波紋管橫切面大小變化的情況下，變壓器油變化和油位指示關(guān)系是近似的一次函數(shù)關(guān)系，考慮到波紋管伸縮會(huì)導(dǎo)致直徑的變化。因此，它的變化也不是直線關(guān)系，但是非常接近直線的曲線。

3 主變壓器油溫油位關(guān)系命名的分析

通過(guò)以上分析可知，變壓器油溫油位關(guān)系根據(jù)儲(chǔ)油柜的種類和結(jié)構(gòu)各不相同，可能是非常接近直線的一次函數(shù)關(guān)系，也可能是非線性的曲線關(guān)系。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)不同廠家的變壓器油溫油位關(guān)系曲線進(jìn)行了歸納，摘選部分關(guān)系曲線(直線)分析如下。

3.1 江蘇某變壓器公司命名

命名為油溫與表盤(pán)刻度關(guān)系曲線。如圖2所示。

圖2選自舒城1號(hào)主變，型號(hào)為SFSZ9-31500/110，膠囊式儲(chǔ)油柜。從圖2可以看出橫坐標(biāo)表示表盤(pán)刻度，以0o～120o顯示。縱坐標(biāo)表示油溫，用－30℃ ～130℃溫度顯示，而現(xiàn)場(chǎng)油位計(jì)刻度是以0～10數(shù)字顯示。從曲線圖分析，自變量是表盤(pán)刻度，因變量是油溫。從實(shí)際分析油溫油位曲線關(guān)系，自變量是油溫，因變量是油位。關(guān)系曲線與油位計(jì)對(duì)應(yīng)不起來(lái)，無(wú)法比對(duì)和判斷。

3.2 山東某變壓器公司命名

命名為油溫油位曲線圖。如圖3所示。

圖3取自220kV文峰變1號(hào)變，型號(hào)為SFSZ10-150000/220，儲(chǔ)油柜結(jié)構(gòu)為膠囊式。該圖用坐標(biāo)表示，橫坐標(biāo)表示油位，用數(shù)字0～0.95米表示;縱坐標(biāo)有兩個(gè)，左邊表示表盤(pán)角度，以0～120數(shù)字顯示，右邊表示油溫，溫度范圍－20℃ ～120℃。關(guān)系曲線是一條曲線。從實(shí)際分析，因儲(chǔ)油柜為圓柱體橫放，單位體積自儲(chǔ)油柜橫切面直徑上下不均勻放大，關(guān)系線是不同于圖3所示的一條曲線。

3.3 河北某變壓器公司命名

命名為主體儲(chǔ)油柜油位曲線。如圖4所示。

圖4取自500kV皋城變1號(hào)主變，主變型號(hào)為ODFS-250000/550，2007年10月出廠，膠囊式儲(chǔ)油柜。圖4橫坐標(biāo)表示油位計(jì)指示，以0～10數(shù)字顯示，縱坐標(biāo)表示儲(chǔ)油柜油位高度，從120至1100mm。關(guān)系曲線是分段的一次函數(shù)關(guān)系。有三個(gè)溫度顯示點(diǎn)－30℃、20℃、40℃，對(duì)應(yīng)的油位高度分別為120mm、570mm、710mm。其他位置和溫度關(guān)系不明顯。該函數(shù)圖像沒(méi)有完全將油位計(jì)指示和油溫度對(duì)應(yīng)起來(lái)。

3.4 新疆某集團(tuán)變壓器公司命名

命名為油位指示標(biāo)志牌。如圖5所示。

圖5取自500kV皋城變5352線路高抗，高抗型號(hào)為BKD-40000/500，2007年11月出廠，膠囊式儲(chǔ)油柜。

該圖橫坐標(biāo)表示油溫，以－30℃ ～95℃顯示，縱坐標(biāo)表示油位計(jì)表盤(pán)刻度，以0～10顯示。關(guān)系圖是一次函數(shù)關(guān)系(中間一段線段)?，F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行巡視時(shí)，對(duì)應(yīng)油溫和油位計(jì)刻度指示在上下兩根線范圍內(nèi)為正常。

3.5 浙江某變壓器公司命名

圖6取自220kV壽州變2號(hào)主變，型號(hào)為SFSZ10-150000/220，2009年7月出廠，外油式波紋管儲(chǔ)油柜。油溫油位曲線附著在變壓器銘牌內(nèi)，無(wú)獨(dú)立油溫油位指示和命名。如圖6所示。

從圖6可以看出縱坐標(biāo)表示表盤(pán)刻度，以0～10數(shù)字顯示;橫坐標(biāo)表示油溫度，溫度范圍為－30℃～90℃。從曲線圖分析，自變量是油溫，因變量是表盤(pán)刻度。

3.6 油溫油溫關(guān)系命名分析

綜上所述，國(guó)內(nèi)各個(gè)變壓器廠家對(duì)油溫油位關(guān)系各有一套命名方法，函數(shù)關(guān)系線不一致，關(guān)系線走向差別也很大。橫、縱坐標(biāo)各不相同，油溫和油位誰(shuí)是自變量和因變量關(guān)系沒(méi)有明確，關(guān)系線和儲(chǔ)油柜結(jié)構(gòu)、大小不能完全對(duì)應(yīng)起來(lái)。因此，不能充分發(fā)揮油溫油位關(guān)系線對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作的指導(dǎo)作用。選取的國(guó)內(nèi)部分變壓器廠對(duì)變壓器油溫油位關(guān)系線命名統(tǒng)計(jì)情況見(jiàn)表1。

表1 部分變壓器廠命名及函數(shù)關(guān)系

4 結(jié)論

部分變壓器制造廠對(duì)油溫油位關(guān)系命名不重視，不科學(xué)，不統(tǒng)一，不規(guī)范。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)廠家沒(méi)有結(jié)合實(shí)際考慮儲(chǔ)油柜配置、大小、結(jié)構(gòu)以及油位計(jì)種類等等，實(shí)際上，油溫油位關(guān)系與變壓器的儲(chǔ)油柜大小、結(jié)構(gòu)、變壓器油質(zhì)量、溫升以及油位計(jì)的種類都有關(guān)系。正確命名應(yīng)為變壓器油平均溫度與油位的關(guān)系線(曲線)。

［1］張霽月，王維娟.對(duì)一種主變壓器油溫油位關(guān)系的校驗(yàn)分析［J］.安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2014(3):14-17.

［2］楊柏俊，魏彩霞，陳緒良，等.儲(chǔ)油柜中指針式油位表油位曲線的制作［J］.變壓器，2008，45(7):54-56.

［3］姜益民.利用內(nèi)油式金屬波紋儲(chǔ)油柜解決或改善變壓器運(yùn)行負(fù)壓?jiǎn)栴}［J］.變壓器，2013，50(7):39-43.

［4］劉渤華.外油式金屬波紋儲(chǔ)油柜運(yùn)行分析［J］.變壓器，2007，44(8):54-58.