摘要：通過故障分析，得出運行中變壓器有載分接開關因頻繁切換產生大量游離碳及少量金屬微粒等雜質，這將降低油的擊穿強度，影響切換次數與使用壽命。為了保證供電電壓質量和實現不間斷供電，進行了在線濾油技裝置的應用，對在線凈油裝置的功能特點作了分析，并在一臺有油質惡化的主變壓器上進行了安裝和運行效果跟蹤。通過試驗，證明了在線濾油裝置運行效果良好。

    引言：

    2009年8月份，35kV馮樓變電站1#主變壓器有載重瓦斯和差動保護同時動作，原因分析為有載分接開關運行時產生一定的電弧，油室內絕緣油絕緣等級降低，絕緣油在電弧的作用下，分解出的部分雜質（金屬顆粒）附著開關絕緣件的表面，與懸浮在絕緣油中的金屬顆粒造成開關三相短路。同時有載分接開關油箱內的密封膠墊在電弧的作用下老化，造成有載分接開關油室與變壓器本體油室連通，有載分接開關油室內的油進入了變壓器本體油箱，造成變壓器內部故障。

    目前東平縣供電公司所轄變電站中35kV及以上電壓等級變壓器32臺，均為有載調壓變壓器。有載調壓變壓器上安裝的有載分接開關在運行和操作中難免會出現故障，這些故障可能是制造廠質量問題，也有可能是運行維護不當引起的。據有關統計，2009年全國35kV及以上變壓器非計劃停運中，有載分接開關導致的非計劃停運次數占非計劃停運總時間的10.343%，而有載分接開關油室絕緣油絕緣降低導致的非計劃停運次數占有載分接開關停運次數的60%以上。因此，對變壓器有載分接開關油室內絕緣油的安全運行要求越來越高。

    一、變壓器油的作用

    變壓器油有以下幾種主要作用：

    （1）絕緣作用：變壓器油具有比空氣高得多的絕緣強度。絕緣材料浸在油中，不僅可提高絕緣強度，而且還可免受潮氣的侵蝕。

    （2）散熱作用：變壓器油的比熱大，常用作冷卻劑。變壓器運行時產生的熱量使靠近鐵芯和繞組的油受熱膨脹上升，通過油的上下對流，熱量通過散熱器散出，保證變壓器正常運行。

    （3）消弧作用：在變壓器的有載調壓開關上，觸頭切換時會產生電弧。由于變壓器油導熱性能好，且在電弧的高溫作用下能分觸了大量氣體，產生較大壓力，從而提高了介質的滅弧性能，使電弧很快熄滅。

    二、有載分接開關動作對絕緣水平的影響

    有載分接開關在帶負荷快速切換時，絕緣油在電弧的作用下，將分解產生游離碳、氫氣和可燃性烴類氣體，還將產生微量金屬顆粒。其中一部分游離碳及金屬微粒等雜質附積在分接開關絕緣件表面，特別在電場集中的帶電觸頭附近，一部分懸浮于油中，余下部分積沉在切換油室箱底。分布在絕緣件表面的顆粒雜質將降低絕緣件的絕緣強度，懸浮于油中的顆粒雜質則影響油的擊穿電壓，特別是當油中微水含量增加時，將加速降低油的擊穿電壓，影響有載分接開關的絕緣水平。在東平縣供電公司的變壓器有載分接開關全部是復合式分接開關，而顆粒雜質的存在對復合式分接開關的影響尤為明顯，因為此類開關的切換與分接選擇合為一體，處于同一油室，選擇部分的絕緣件直接受到污油的影響。顆粒雜質的數量隨著切換次數的增加而增多，這將越來越嚴重地影響分接開關的整體絕緣水平。《有載分接開關運行維修導則》規定，運行中每切換5000～10000次或1～2年或油中擊穿電壓低于25kV時應開蓋清洗換油或濾油一次，每6月至1年或分接變換2000～4000次至少采樣一次。如超期不濾油也不清洗絕緣件則絕緣水平將繼續下降，危及安全運行。有載分接開關切換油室中油的擊穿電壓主要與油中懸浮性顆粒及油中微水含量有關。水分可以由加強油室結構密封與補充油來控制，而顆粒雜質的產生是不可避免的。研究表明，在一定微水量的情況下，顆粒大小及其數量與擊穿電壓的關系如圖2所示。其中油中顆粒數由10000顆／mL過濾凈化至10顆／mL時，顆粒直徑大于5μm的擊穿電壓可以從24kV上升至38kV，對顆粒直徑大于2μm的擊穿電壓可以從21kV上升至49kV。

    三、解決方案

    我們在馮樓變電站變壓器故障處理過程中，首先對變壓器油做了色譜分析，分析結果顯示絕緣油中氫氣和水分含量明顯超標。為了更好地解決這個問題，我們對變壓器有載分接開關拆開檢查，發現油箱底部殘留了很多黑色碳化物，郵箱表面有很多水珠。并且有載分接開關油箱內的密封膠墊老化，造成有載分接開關油室與變壓器本體油室連通，有載分接開關油室內的油進入了變壓器本體油箱，引起本次故障的發生。最后，更換了有載分接開關及變壓器油，安裝了有載分接開關在線濾油裝置。

    四、在線濾油裝置的功能特點

    1)聯合使用過濾精度小于等于1μm的濾芯及除水濾芯，除去油中顆粒雜質，降低微水。

    2)有現場手動啟動、分接開關變換自動啟動、集控中心遙控分接變換啟動等三種啟動方式。我們采用分接開關變換自動啟動裝置的方式，即分接開關每次動作后馬上自動啟動凈油裝置的方式，它能將切換產生的游離碳等雜質及時過濾除凈，徹底凈化。

    3)有累計計數功能，可正確累計有載分接開關切換動作次數，能存儲、累加，具有記憶功能。

    4)裝置動作持續工作時間是指從第一次切換動作開始，至整定持續工作時間內最后一次切換的整定持續工作時間為止。我們采取的整定時間為30min，確保每次切換的過濾持續時間，及時徹底凈化切換產生的游離碳等顆粒，防止沉積于箱底而無法過濾除凈。

    5)閉合循環回路油中殘留空氣的排除。利用有載分接開關油枕對該裝置油壓差產生的靜壓力，從在線凈油裝置頂部的放氣溢油閥排盡油中殘留空氣。

    6)根據需要可不停電更換濾芯，如阻塞或壽命終止的濾芯，受潮失效的濾芯等。

    7)對受潮濾芯在（90±5）℃烘箱內干燥2～4h后可繼續投入使用。

    8)濾芯失效報警停機功能。濾芯阻塞失效，其壓差繼電器動作，裝置燈光顯示并停機，同時集控中心微機屏幕顯示“濾芯失效”，“裝置動作”信號消失。

    9)遙控、遙信。集控中心遙控有載分接開關切換動作的同時，自動啟動凈油裝置，并屏幕顯示“裝置動作”，濾芯失效時能顯示“濾芯失效”并停機，“裝置動作”信號消失。

    10)濕度控制加熱祛潮。裝置內相對濕度不小于85％時，濕度控制器動作使加熱器加熱祛潮。

    11)優化采油樣。由于結構原因，切換油室排油管深入油箱底部，切換產生的游離碳積沉在底部，以往在采油樣時得首先排除管內污油方能正式取樣。既消耗了油，油樣真實性也差。在線凈油方式由于油經常循環流動，因而沒有上述不利因素，可直接采樣，無油量消耗，油樣真實可靠。

    12)裝置的安裝調試、換濾芯、添加油、調正油位均可帶電進行，亦無需停用有載分接開關重瓦斯，重、輕瓦斯均無誤動作發信。

    13)裝置電源具有缺相、反相及過載熔絲保護。

    14)在濾芯的進油側裝有油壓力表，可監視工作時油回路是否暢通或異常壓力增高。

    因此我認為在線濾油的關鍵是將高精度、高效率的除顆粒過濾器應用于運行中有載分接開關切換油室中，進行帶電自動過濾油。同時考慮到降低油中微水含量，有利于提高油的擊穿電壓，在實施中還應采取除顆粒濾芯與除水濾芯聯合使用，應可取得更好的凈油效果。

    五、在線濾油裝置應用前后的比較與分析

    1)現將馮樓變電站1#主變壓器油(大于12級的污油)進行過濾，過濾持續時間與凈化綜合情況效果如下:

    （b）更換濾油機后

    六、結論

    確保有載分接開關切換中的油得到凈化過濾，有利于供電電壓質量和實現不間斷供電。實踐證明，開展在線凈油是貫徹落實《有載分接開關運行維修導則》的有力措施，亦是延長檢修周期，實行狀態檢修的重要保證。在線濾油裝置能夠自動及時過濾分接開關油室中的絕緣油，使之始終處于凈化優質狀態。在線凈油裝置的在線凈油、調正油位、更換濾芯均可在不停電并不需停用氣體繼電器重瓦斯保護的情況下進行，并能在變壓器運行中安裝、投入使用，為保證主變壓器安全運行打下了堅實的基礎。