换流变压器冬季施工中注油方法的改进

换流变压器冬季施工中注油方法的改进

魏青山

国网湖北送变电工程有限公司湖北武汉430000

摘要：在特高压工程中，换流变是整个特高压换流站中重要设备之一，无论是对换流变的生产、运输、就位、安装等方面，还是绝缘、保护方面，都有很高要求。变压器油起着绝缘、冷却和灭弧作用，其重要性更加不言而喻，但变压器油在运行中受到温度、空气、金属电场等影响会逐渐劣化，一旦油中掺入各种杂质，受到污染和氧化，其各项性能指标都会下降。

关键词：换流变压器；冬季施工；注油方法；改进

1真空滤油机的工作原理

真空滤油机是根据水和油的沸点不同原理而设计的。油与水存在较大的挥发度差异，在高真空状态下水的沸点大大下降，结合精密过滤等其他技术来设计。真空泵将真空罐内的空气抽出形成真空，污染油液在大气压的作用下，经过入口管道进入粗滤器，清除较大的颗粒，然后由输油泵输送到加热器加热后，再经过精滤器进入真空室进行脱水处理。脱水净化后的油液聚集在真空室的底部，并由排油泵排出。真空室的水蒸气被真空泵抽出，经过冷凝器凝结成水，收集在贮水器中，从而完成真空滤油机迅速除去油中杂质、水分、气体的全过程。

真空滤油机的技术包括加热系统、过滤系统、真空分离系统和排气系统。真空分离系统和过滤系统是真空滤油机最关键的两个部分，决定着净化指标的优劣。

废油经过粗滤器滤除大颗粒杂质之后，进入加热系统，加热到一定温度后进入精滤器，进一步滤除固体杂质，再进入真空分离罐，在其中完成脱水、脱气的步骤，最后进入高精滤器进行深度过滤，这样就完成了真空滤油的过程。

2传统的滤油机工作方式

2.1一台滤油机独立工作

如果采用一台滤油机独立进行注油工作，在冬季昼夜，特别是温差大的环境都无法保证注油温度一次性达到70℃。必须将滤油机的出口油量调整为4000L/h，并且需要手动投入全部滤油机油进行加热。对于此工作方式，需要油务处理人员一直值守，虽然降低了注油时可能出现滤油机停机，意外导致换流变油泄漏的风险，但是滤油机的出口油温、出油速率不易控制，而且对油务人员的要求大幅提高并且增加了工作量，同时也延长了近1/3的注油时间，且会导致缩短滤油机加热组的寿命，从而直接影响到滤油机的使用寿命。

2.2两台滤油机同时工作

如果采用两台滤油机同时进行注油，该工作方式相对于使用一台滤油机进行注油工作，缩短了注油时间。同样该工作方式造成了人员的增加、机具的投入、资源的浪费，甚至两台滤油机都是真空注油，对管道要求很高，两台速率匹配度难以同步，进油量与出油量不一致容易导致机子空转，增加了设备损坏的概率，同时可能导致油品中产生乙炔。如果采用一台滤油机循环油罐提高油温，一台滤油机将油罐中的热油再加热进行注油的工作方式，虽然注油的温度可以达到要求，但是滤油机的管路增加，泄漏点也增加，增加了看护难度，另外油罐中油加热需要时间，加热管路及油罐热量流失大，造成经济浪费，也不能满足持续注油的要求，油管路的接口法兰会相应增加，也加大了漏油的风险。

2.3滤油机与精滤机同时工作

如果采用一台滤油机与一台精滤机（带加热）同时进行串联连接注油的工作方式，其优点是可以缩短注油时间，同时精滤机体积小、价格便宜、设备占地少、操作简便、经济性好。但是和两台滤油机同时工作情况一样，对管道要求很高，两台机器速率难以同步。

3改进后滤油机工作方式

3.1频率控制模块

为了实现两台机器速率能够同步，利用压力变送器保证滤油机出油泵变频器频率实时同步。压力变送器的主要作用把滤油机油压压力信号传到电子设备，进而在滤油机的计算机显示压力，将油压这种压力的力学信号转变成电流（4~20mA）这样的电子信号压力和电压或电流大小成线性关系，一般是正比关系。所以变送器输出的电压或电流随压力增大而增大，由此得出一个压力和电压或电流的关系式，压力变送器的被测介质的两种压力通入高、低两压力室，低压室压力采用大气压或真空，作用在δ元（即敏感元件）的两侧隔离膜片上，通过隔离片和元件内的填充液传送到测量膜片两侧，从而达到两台滤油机进出口油量一致。

增加压力变送器以后，合上两台设备电源，然后将高精密滤油机的进出油阀门和切换阀门打开。正常启动双级高真空滤油机，待双级高真空滤油机出油后，观察高精密滤油机，待高精密滤油机出油后，启动高精密滤油机出油泵，最后缓慢逐步关闭高精密滤油机的切换阀门。当高精密滤油机进油口有压力变化时，出油泵变频器频率随着变化，保证两台设备在串联使用中，末端的设备会根据前端设备的出油温度和压力的变化，而自动改变自身的出油频率，使两台设备始终同步。这样改进后，使之两台设备实现了既能串联使用，又能单独使用，极大地提高了设备的工作效率和安全可靠性，同时又使之操作简单化。

3.2互锁报警信号采集模块

在双级高真空滤油机（真空滤油机）和高精密滤油机中加互锁报警信号采集器，回路中的各种信号（油温、液位、报警等）均可通过采集器采集，如果出现意外，信号采集器马上就可以反馈出来，通过报警器报警。

在真空滤油机和高精密滤油机中串联信号采集器。当真空滤油机正常工作时，会向高精密滤油机传送工作信号，高精密滤油机开始工作。但如果真空滤油机工作异常，其异常信号会反馈到真空滤油机，提醒工作人员检查、排除故障。同时，工作信号不会下传至高精密滤油机，高精密滤油机停止工作，保证了传送到变压器的油的质量。分别将KM1、KM2的动断（常闭）触点串接在对方线圈所在电路，使KM1、KM2的触点互相制约。可保证KM1、KM2的线圈不会同时得电。此外，还可将复合按钮或行程开关的常闭触头串接在对方接触器的线圈电路中来实现机械互锁。

4现场改进后效果总结

上海庙±800kV换流站地处内蒙与宁夏交界，站址周围是荒漠草原气候，常年干旱少雨、风大沙多，冬季持续5个月左右时间，现场环境温度昼夜温差大，夜间最低温度达-30℃，自然环境恶劣。在该环境条件下，使用传统方法，无法保证任何一台滤油机注油温度一次性达到70℃。但在运用改进后的注油方法，油温的问题得到了有效解决。经过对滤油机的连接方式及元器件增加，两台设备串接的方式注油，保证10min就可以将注油温度达到70℃以上，经过改进最终将油温提高到73℃。两台滤油机进出油同步且设备运行时没有出现任何故障，并且比原注油方式时间缩短了1/3以上。

同时在经济方面，换流站总计安装6台换流变，如果采用传统的注油方式，利用两台滤油机，一台注油，另外一台对油罐的油进行预热，要注入的油进行循环加热，提高油温。这样一台换流变所需的油，油温达到70℃注油最少需要4天，一台换流变所需费用大约为21600元，6台总共129600元。

采用改进注油方式后，现场实际只使用一台双级高真空滤油机，一台高精密滤油机，两台设备串接的方式注油，在10min内就可将出口油温度达到70℃以上，注油时间只需要1.5天，总计节约工期15天，时间缩短1/3以上，这样一台换流变所需费用大约为13200元，6台为79200元。比原施工方法节约50400元。

5结论

为了解决换流变压器在冬季施工中，滤油机工作时间长、效率低等问题，本文提出了一种全新的控制方法，保证一台滤油机与一台精滤机（带加热）同时有效进行注油工作。

参考文献：

[1]彭松.特高压换流变压器阀侧套管电热场分布特性研究[D].西南交通大学，2017.

[2]张燕秉，郑劲，汪德华，李文平.特高压直流换流变压器的研制[J].高电压技术，2010.

作者简介：

魏青山（1987年11月），民族：汉，籍贯：湖北公安，学历：本科，职称：助理工程师，研究方向：换流变的安装工艺，高压电缆的运维