关键词：变压器；胶囊；气密性
1、引言
随着电网和输电线路容量的不断增大，大容量变压器用途越来越广，鉴于油浸式变压器容量适应性较好，安装要求较低，以及过载能力较强，所以在电力系统得到较为广泛的应用。变压器油肩负着绝缘和冷却的作用，品质要求较高，运行中不允许与空气直接接触，而变压器等部件由于负荷及环境温度的变化，存在膨胀和冷缩的现象，为保证其正常的膨胀和冷缩，同时避免油与外界直接接触，油枕胶囊就是其中的利器，其原理是胶囊内部气体通过吸湿器与大气相同，胶囊袋的底面紧贴在储油柜内的油面上，使胶囊与油面之间没有空气，当油面发生变化时，在油压和大气压的作用下，胶囊会随之膨胀和收缩，将油送出或吸收。如果油枕胶囊发生破裂，油枕中的变压器油会进入胶囊内部，一方面随油温升高可能造成变压器油喷涌溢出，另一方面可能导致大量气体进入油枕内部而造成虚假油位，以上情况都极大的影响变压器的安全稳定运行。
2、事件经过
2017年5月16日，明海湖站运维人员发现35kV 1号站用变呼吸器正下方油池内鹅卵石存在大片油渍，且呼吸器油封杯处有明显油珠。待设备转检修后工作人员对其进行仔细检查，发现呼吸器内变色硅胶全部被油浸润，油枕油位计指示为2，根据设备巡视记录，油位计指示较喷油之前未发生明显变化，但现场实际情况表明有大量变压器油溢出，推测油位显示并非油枕内实际油位。检修人员又对该站变本体及其附件进行检查，均未发现异常。故打开站变油枕顶部与呼吸器连接法兰，观察胶囊内部情况，发现胶囊内渗入大量变压器油，确定胶囊存在破损情况。现场取出旧胶囊后，利用其内部渗入的变压器油找到了胶囊破损点。更换新胶囊后，对油枕补油至额定油位。
图1 旧胶囊破损点
3、缺陷原因及现状分析
根据现场处置情况分析缺陷原因如下：由于油枕胶囊本身质量缺陷，或是安装过程对胶囊造成损伤，导致1号站变胶囊出现破损，变压器油渗入胶囊内部，进入5月份后，气温大幅上升，站变油温最高可达40℃，油箱内部变压器油受热膨胀后挤压胶囊，将胶囊内变压器油通过呼吸管路挤出，而油位计浮漂受胶囊内变压器油重力压迫，无法显示油位变化。
通过总结我们发现储油柜胶囊破裂的主要原因：1）胶囊本身存在质量缺陷；2）安装时人员操作不当造成胶囊损伤；3）储油柜工艺不良内壁存在毛刺造成胶囊表面损伤；4）胶囊使用年限过长出现老化、龟裂。胶囊品质不是变压器制造厂完全可以控制的，一般由油枕供应商提供检测报告，作为变压器附件发货，且安装胶囊是在现场进行，环境复杂且对安装人员技术有一定要求。一旦胶囊发生破裂，变压器油会渗入胶囊，当变压器温度升高胶囊收缩时，其内部的油被挤压后顺着呼吸管道溢出；当变压器温度降低胶囊膨胀时，大气压将外部空气挤入油枕内部，从而加速变压器油的劣化，且空气进入过多，会影响油位计指示。由此可见开展储油柜胶囊气密性检测，对于判断胶囊是否完好、功能是否正常，保证变压器的安全、可靠运行具有重要意义。
4、储油柜胶囊气密性检测的研究
由于胶囊安装于储油柜内部，无法从外部直接进行检查，因此需要设计专业仪器对其进行测试。如果将变压器储油柜与本体连接管路阀门关闭，储油柜内形成一个密闭空间，此时使用干燥氮气将油枕胶囊充气至一定压力，再对变压器储油柜内油压进行检测，若油枕油压与胶囊气压均保持稳定无变化，即可判断储油柜内胶囊气密性良好。
依照上述设计思路研究详细实施方案：变压器储油柜胶囊气密性检测仪，由储气罐和气密试验区构成，储气罐内充满高压干燥氮气用以气密性测试，储气罐出口设有减压阀门，该阀门通过密闭金属管路与气密试验区的精密数显气压表连接，金属管路上设有隔离阀门，精密数显气压表另一端与胶囊充气管连接，主箱体右侧设计有油压检测桶，检测桶顶端安装油压计，桶底部设有气门，检测桶出口与油枕联通管连接，仪器设有液晶计时器用以记录试验时间，辅助加热装置的加热带安装在储气罐两侧通过加热开关进行控制，用以在极寒天气下对储气罐加热使试验气体可以顺利释放，液晶计时器及辅助加热装置通过仪器电源接口连接220V外接电源。
1-主箱体，2-储气罐，3-气密试验区，4-减压阀门，5-金属管路，6-隔离阀门，7-精密数显气压表,8-胶囊充气管，9－对接法兰，10－油压检测桶，11－油压表，12－气门，13－油枕联通管，14-液晶计时器，15-辅助加热装置，16-加热带，17－加热开关，18－电源接口，19－锁扣，20－防滑垫把手,21-连接口。
图2 胶囊气密性检测仪结构示意图 实际测试流程如下：首先关闭变压器本体与油枕连接管路的蝶阀，将变压器呼吸器拆除，之后将胶囊充气管连接油枕呼吸管，再将油枕联通管连接油枕注放油阀，打开油压检测桶底部气门，将油枕注放油阀打开，待变压器油流满压力测试桶后关闭气门，之后依次打开储气罐减压阀门和隔离阀门将测试气体（干燥氮气）灌入胶囊，使胶囊膨胀，当精密数显气压表显示压力为0.02Mpa时，依次关闭隔离阀门和储气罐减压阀门，使用液晶计时器开始计时，观察精密数显气压表及压力测试桶油压表，测试十五分钟内若两表计压力均稳定、无明显变化，即检测胶囊气密性良好，未出现破损情况；若任一表计压力明显降低，即胶囊有破损情况需进行检查。
5、结束语
该研究成果旨在解决目前现场缺乏可对变压器油枕内胶囊进行气密性检测的专用仪器的问题，其操作简便、体积轻巧、便于携带，不论是在新设备安装时还是常规检修现场都可以对储油柜内胶囊进行可靠测试，确保胶囊完好、功能正常，防止因胶囊破裂导致变压器油劣化或溢出，以及油位计出现虚假油位的情况，确保了变压器安全、稳定运行。
参考文献：
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论文作者:张本宇
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年11期
论文发表时间:2019/12/2
标签：胶囊论文; 变压器论文; 储油论文; 气密性论文; 呼吸器论文; 油压论文; 柜内论文; 《当代电力文化》2019年11期论文;