110kV主变真空注油液位自动监控报警装置的研制

[摘 要] 介绍了110kV主变真空注油液位自动监控报警装置的研制过程，装置技术原理、功能及特点等。

[关键词] 110kV主变 液位自动监控 研制 技术原理 功能

1.课题背景

近年来，随着电网规模的不断扩大，110kV主变作为主流变压器数量增长十分迅速，110kV主变安装和大修工作日益增多。作为主变安装检修的重要工序，110kV主变在安装及大修过程中必须对主变本体进行抽真空注油，以去除绕组匝间死角的气泡、附着在绝缘材料上的潮气。按电力变压器检修导则要求：“主变在吊罩检查抽真空完毕后应真空注油至距顶面150-200mm后停止，并继续保持真空度4h直至开始下一工序”。因此，真空注油时主变本体内液位控制的准确与否，不仅直接关系到主变安装大修的工艺质量，还影响到下一道工序附件安装的顺利进行。

传统判断主变内部液位的做法是将绝缘油油温加热到50℃，利用绝缘油从主变底部注入主变后箱体上的热传导，通过人手反复触摸箱壁感觉油温变化，来判断内部液面上升的位置。实践证明，由于主变箱壁通常厚达20-25mm，其热传导速度往往会出现滞后，这就造成真空注油时主变内部的绝缘油不是注得太多就是注得太少。而真空注油时又不能破坏主变本体真空打开观察口进行油位监视，经常发生因判断错误造成绝缘油注入过多而引起的真空泵大量喷油，给检修人员增加了许多重复退油、加油等无谓工作。同时油位过高又造成有载调压开关抽真空联管无法顺利拆除，影响了后序工作的顺利进行，而油注入不够又会造成主变内部元件浸渍不足而受潮。所以必须研制一套液位监控装置来改变这一现状。

2.技术方案

2.1 现场调查

我们通过分析主变真空注油时必须准确进行液位监控的原因，充分调研主变真空注油工艺流程，经过现场调查，发现多数110kV主变散热器上蝶阀与主变平面的距离符合导则的要求，均在150-200mm左右。并且为防止散热器在110kV主变进行抽真空及真空注油时因真空负压发生变形，真空注油时主变本体上均不安装散热器，此时主变散热器的上蝶阀是闲置封闭的。如果这时候在散热器上蝶阀处加装一个液位自动监控报警装置，当主变本体内部油位上升到该处时能够自动报警并自动关停注油设备，就可以解决主变真空注油时内部液位难以监控的问题。

2.2方案设计

针对以上构想结合现场安装位置的实际情况，我们进行了装置的初步设计。决定利用浮球控制原理，采取分离式方案，将装置分成液位监控部份和报警部份两个部份。如图1，此方案结构相对较为简单，便于焊接加工，装置密封性可以得到保证，同时又方便现场安装和拆卸。

2.3装置具体结构

本装置主要由蝶阀连接法兰、工作油盒、不锈钢浮球开关、有源声光信号报警器、传输信号电缆、航空连接插头、转换中间继电器、控制箱等组成。其中装置蝶阀连接法兰按主变散热器蝶阀规格进行制作后与工作油盒焊接。为了满足不同规格散热器蝶阀的需要，我们又按照当前主流变压器常用的“对角孔距155mm，螺栓孔径φ25 ，阀片内径φ100”、“对角孔距165mm，螺栓孔径φ25 ，阀片内径φ105”两种规格分别制作了连接法兰，以实现装置的通用性。工作油盒内部安装两个不锈钢浮球开关，分别为报警浮球开关和停机控制浮球开关，两个不锈钢浮球开关内各有一个电磁传动接点通过航空插头、传输信号电缆与有源声光信号报警器、控制箱相连。如图2

3.工作原理及具体实施方式

本装置采用浮球控制原理，利用本体内部绝缘油上升后的浮力触发电磁接点的方式，通过中间继电器的过渡切换，实现对主变真空注油时本体内部油位的报警和监控。具体实施方式如下：

当110kV主变安装、大修进入真空注油阶段后，用四个蝶阀螺栓将本装置液位监控部份安装在主变任一散热器上蝶阀外侧，插上连有传输信号电缆的航空插头。接通装置220V工作电源，将注油设备停机控制线并联在注油设备停机按钮接触器上，再将液位控制部份安装在主变任一散热器上蝶阀外侧，打开散热器蝶阀。开始抽真空及真空注油。当主变内部绝缘油液位逐渐上升到蝶阀后，油液顺着与蝶阀平齐的油道流入工作油盒，托起报警浮球开关的工作浮球，当到达设定位置后报警浮球开关内置电磁常闭接点断开，使其中间继电器常开接点闭合，启动报警器控制回路。此时，控制回路接通，报警器发出声光报警信号。当报警器发出声光报警信号后，若检修人员仍未停止注油，则当油液继续上升到注油设备停机浮球开关位置时，注油设备停机浮球开关内置电磁常闭接点断开，其中间继电器常开接点闭合，将注油设备停机按钮接触器回路短接，注油设备自动停机，系统停止注油。油位达到位置发出报警信号后，可以从观查窗进行确认，此时将蝶阀关闭即可将装置从主变上拆除，完成监控过程。

4.功能及特点

本液位自动监控报警装置响应迅速、定位准确：由于装置液位监控部分与绝缘油直接接触，改变了以往人工触摸主变箱壁时，箱壁钢板热传导慢造成的定位难现象，反映油位十分快速；并且本装置已设置自动关停注油设备功能，主变注油更加精确。本装置安装方便，体积小巧，通过与散热片蝶阀配套的连接法兰与主变本体连接仅需八到十分钟。工作过程中不影响主变抽真空注油，设有油位观察窗，监测更直观。适用性强，在配套相应的法兰连接接头后即可适用于各型110kV主变。由于采用了分离式的安装方式便于检修人员在第一时间得到液位报警信号，还有利于将其携带到各个主变检修工作现场，充分体现了该装置的方便快捷。本装置的信号连接采用航空插头，连接可靠，传输迅速。其液位监控部分采用整体焊接，结构简单，密封性好，可以承受抽真空的负压，又便于日常维护。

5.结论

本项目主要针对110kV主变安装、大修进入真空注油阶段时，主变本体内部油位难以准确定位和监控这一问题而研制出的液位自动监控报警装置。通过该装置在主变真空注油过程中的使用，可以对真空注油时主变内部油位进行准确监控和定位，从而防止绝缘油注入过多大量喷油或油量过少器身浸渍不足等现象，达到规范检修程序，提高110kV主变检修质量，保证主变检修进度。由于该装置改变了传统工作方式，可以将主变检修人员从频繁检查油位的工作中解放出来，减轻检修人员工作强度，提高工作效率。

110kV主变真空注油液位自动监控报警装置的研制实现了我们预先制定的目标，现场使用效果显著，填补了110kV主变大修、安装专用装置的一项空白，在电力行业主变检修工作中具有较好的推广应用价值和推广前景。本装置已分别申报了国家知识产权局实用新型和发明两项专利（申请号：201210012294.0、201220018084.8），目前已在专利公示阶段。

参考文献：

[1] DL/T 573-1995 电力变压器检修导则.