变压器储油柜胶囊破损缺陷分析及预控改进措施

变压器储油柜胶囊破损缺陷分析及预控改进措施

叶卓鑫

广东电网公司韶关供电局  广东 韶关 512000

摘要：通过对某供电局220kV董塘站#2主变储油柜胶囊破损缺陷进行分析，找出导致此类缺陷发生的主要原因，同时本文还分析了油枕胶囊与呼吸器的结构原理，并对改进措施的原理及效果进行分析总结，提出预防此种缺陷发生的维护措施及检查方法，避免了大型变压器的非计划停运，有力保障了大型油浸式变压器的安全运行。

关键词：主变；油枕；缺陷分析；改进措施

1、前言

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，而变压器油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，为了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,其与呼吸器配合，既保证了变压器正常的膨胀、冷缩(呼吸)，也避免了油与外界直接接触，同时也能即时反应变压器油位。

2、故障情况

董塘站#2主变于2018 年1 月停电进行变压器油再生处理。1月13日14时主变真空注油（由于热油循环变压器油温要提升到65℃-68℃，因此储油柜要预留油的膨胀容积空间），21 时油位注至储油柜，油位表指针显示油位3，储油柜满足热油膨胀要求。1月14日下午17时热油循环即将结束，主变准备补油时发现储油柜油位表指示为0，后续补油发现油位表指针无变化。

现场初步认为油位表可能出现故障，现场排油至气体继电器，拆开储油柜盖板检查油位表无异常。1月15日14时将储油柜拆开后，发现胶囊下部靠近端980mm 处，出现近似Z 字形裂缝，裂缝弧长1050mm。在对胶囊整体检查中发现，胶囊体表面多处有明显褶皱，部分位置存在劣迹和微小裂纹。如图1所示：

图1现场胶囊破损情况

3、胶囊式储油柜结构及其工作原理

胶囊式储油柜由圆筒形储油本体、胶囊和磁针式油位表组成。使用时储油柜下部有联管与变压器油箱联接，供变压器内的绝缘油膨胀用。当油面变化时，胶囊袋也会随之膨胀或压缩。

胶囊式储油柜其原理是在储油柜壳体内装有一个耐油尼龙复合橡胶的软气囊，气囊通过呼吸管及呼吸器与大气接触，囊外和变压器油接触，气囊浮在油面上。当变压器油箱中的绝缘油膨胀或收缩导致储油柜油面上升或下降时，使软气囊向外排出气体或自行吸气以平衡软气囊内外侧压力，起到呼吸作用，从而将变压器油与空气彻底隔开，并且随变压器温度变化灵活补偿油箱内的压力差，这是其他储油柜无法比拟的，避免了变压器油箱内压增高形成密封面渗油、压力释放阀误动作、油循环不顺畅形成死油区,能有效地防止变压器油老化,确保变压器长期地安全、可靠运行。

图2胶囊式储油柜结构图

4、胶囊破损的危害

（1）变压器油受潮胶囊一旦出现破口，变压器由密封状态变为非密封状态，储油柜油面与外界气压平衡，变压器油通过呼吸器与外界空气直接接触，存在外界水分和潮气直接进入油内的风险。若变压器油受潮，溶解在变压器油中的水在强电场作用下易向绕组聚集，使变压器绕组的纸质绝缘吸收水后造成绝缘性能降低，引起线圈对地击穿或线圈匝间短路，造成设备损坏。

（2）假油位。胶囊有破口，造成胶囊内部充油下沉，下压浮球，使油位计不能正确指示真实油位，影响运行检修人员对变压器油位的跟踪判断，对变压器的正常运行造成危害。

（3）堵塞本体呼吸通道。胶囊破损进油后，在油的作用下，胶囊有可能堵塞油枕通至本体的油路管道，导致油只能留在油枕而不能回流到本体。

5、胶囊破损原因分析及现场处理情况

胶囊从出厂到使用至今已超过15年之多，且长期与矿物变压器油接触，变压器油中物质成分和变压器储油柜表体受外界日照辐射导致储油柜内部产生热能量，这些综合因素会使胶囊材料发生质的变化，变压器油受冷、热温度影响，会产生热浮力变化，因此胶囊在受到内外压力时会产生自然呼吸，即胶囊受油温度影响所产生的自然波动，使之压力平衡，这样才能保证储油柜油位的准确性及变压器运行安全。综合上述工况的逐年积累，胶囊品质性能逐渐减弱，最后出现薄弱环节，遇到一定程度上的工况变化就有损坏的可能。

同时我们通过胶囊损坏位可以看出（图3），胶囊损坏位置与抽真空无因果关系，在变压器真空注油后，储油柜油位显示3的位置，可视为当时胶囊没有损坏，当然也不排除胶囊可能已经存在轻微损坏，但未影响油位显示，也有可能是变压器在65℃温度下热油循环时，因温度、压力等因素导致热油渗入胶囊，加速胶囊损坏。在经与厂家讨论分析后，对#2主变储油柜重新更换新的胶囊后油位指正常。

图3现场胶囊损坏示意图

6、预防改进措施

①结合检修周期，对已到年限（15年）的胶囊进行更换。

②运行中如发现变压器油位计读数异常降低，而又无明显渗油的，则需对油位计及胶囊进行检查。

③对投运年限较长的变压器加强油质监测，及时更换呼吸器硅胶。

④选用新型带有监测继电器的储油柜，通过监测技术提前得知胶囊是否存在漏气破损情况。

7、结束语

本文通过对220kV董塘站#2主变储油柜胶囊破损进行分析，找到胶囊破损原因并提出预防改进措施。主变油枕胶囊出现破裂，将会严重影响变压器的安全稳定运行。因此在日常的检修工作中，要加强对油质监测，及时更换呼吸器硅胶，对位计读数异常降低，而又无明显渗油的，则需对油位计及胶囊进行检查。目前，该供电局已对年限已到15年的胶囊进行立项更换，同时变电检修专业也加强这方面的培训，保障变压器的安全运行。

参考文献

[1]郭晗,郭顺楠,李学良.一起主变储油柜胶囊破损的共性问题分析[J].电气开关,2016,54(04):106-108.

[2]龙光,赵新丽.变压器储油柜的结构发展与应用[J].电气技术,2014(08):89-92.

[3]陈刚,蔡晓波.变压器油枕油囊破裂事故分析[J].科技传播,2011(22).

作者简介

叶卓鑫（1992-），男，广东河源人，大学本科，工程师/技师，从事电力检修工作。