颇尔过滤器(北京)有限公司 常州供电局
朱启发 汤铭东
摘 要
运行中变压器有载分接开关因频繁切换产生大量游离碳及少量金属微粒等杂质,这将降低油的击穿强度,影响切换次数与使用寿命,为此需定期过滤油.过去在对油室中的绝缘油过滤中消耗了大量的人力、物力还需停电.为确保供电电压质量,不间断供电,开展在线净油及其装置的研制及应用.
关键词:有载分接开关 在线净油
1. 概述
有载分接开关切换油室中油质的水平直接关系到有载调压变压器的安全运行,而影响有载分接开关油室中油质的主要因素是因调压需要频繁带载切换而产生大量游离碳,因而需要进行油的过滤净化.过去在对其油室绝缘油进行维护时化去了大量的人力、物力与资金,并且还需要停电.大量游离碳的产生限制了有载分接开关的切换次数和使用寿命.为了确保油室中油的质量,减少维护工作量和繁重的体力劳动,延长检修周期确保使用寿命,减少停电,多供电量,保证供电电压质量,按状态检修的要求开展不停电对有载分接开关切换油室中绝缘油进行在线净油的试验研究及在线净油装置的研制、开发应用是很有必要的,亦是贯彻落实DL/74－95有载分接开关运行维修导则行业标准的有力措施.
为此PALL与供电局合作完成了有载分接开关在线净油装置的安装调试与应用,其中有近百台分别安装在不同型号的有载分接开关上,适合于35KV—110KV—220KV—500KV电压等级的变压器.
有载分接开关在带负荷快速切换时,绝缘油在电弧的作用下,将分解产生游离碳、氢气、可燃性烃类气体,还将产生微量金属颗粒.其中游离碳及金属微粒等杂质的一部分附积在分接开关绝缘件表面,特别在电场集中的带电触头附近,另一部分悬浮于油中,而大部分是积沉在切换油室箱底部.
分布在绝缘件表面的颗粒杂质将降低绝缘件的绝缘强度,悬浮于油中的颗粒杂质则影响油的击穿电压,特别在油中微水含量增加时,将加速降低油的击穿电压,影响有载分接开关的绝缘水平.颗粒杂质的存在及数量对复合式分接开关影响尤为明显,因为此类开关的切换与分接选择合为一体在同一油室.选择部分的绝缘件直接受到污油的影响.颗粒杂质的数量随着切换次数的增加而增多,这将越来越严重地影响分接开关的整体绝缘水平.有载分接开关运行维修导则中规定,运行中每切换5000－10000次或1－2年或油中击穿电压低于25kV时应开盖清洗换油或滤油一次,每六个月至一年或分接变换2000－4000次至少采样一次.如超期不滤油也不清洗绝缘件则绝缘水平将继续下降,危及安全运行.有载分接开关切换油室中油的击穿电压主要与油中悬浮性颗粒及油中微水含量有关.水分可以由加强油室结构密封与补充油来控制,而颗粒杂质的产生是不可避免的.研究表明在一定微水量的情况下颗粒大小及其含量与击穿电压的关系如下所示,其中每毫升10000个颗粒过滤净化至10个颗粒时,颗粒直径 > 5 um 的击穿电压可以从24kV上升至38kV,对颗粒直径
> 2um 的击穿电压可以从21kV上升至49kV,说明油中颗粒杂质的大小与数量对击穿电压影响十分明显.
因此在线净油的关键是将高精度、高效率的除颗粒过滤器应用于运行中有载分接开关切换油室中,进行带电自动过滤油.考虑到降低油中微水含量,有利于提高油的击穿电压,在实施中采用了除颗粒滤芯与除水滤芯联合使用,可取得更好的净油效果.
2. 在线净油装置技术指标与功能
2.1主要技术指标：
过滤精度：≤1μm 过滤比：1000（过滤效率99.9％）
过滤能力：250L/h 清洁度：4级（NAS1683标准）；
微水含量：≤40mg/L 击穿电压：≥40kV。
2.2在线净油装置功能
(1) 过滤油中颗粒,降低微水:利用过滤精度≤1μm的滤芯及除水滤芯联合使用除去油中颗粒杂质,降低微水.
(2) 启动方式：手动装置启动;现场及控制室分接变换自动启动,集控中心遥控分接变换自动启动在线净油装置,因此能将切换产生的游离碳及时过滤除净,净化彻底.
(3) 累计计数:正确累计计数有载分接开关切换动作次数，能存储、累加、具有记忆功能.
(4) 装置动作持续工作时间:从第一次切换动作开始至整定持续工作时间内最后一次切换的整定持续工作时间止,以确保每次切换的过滤持续时间,及时彻底净化切换产生的游离碳等颗粒,防止沉积于箱底而无法过滤除净.
(5) 闭合循环回路油中残留空气的排除:利用有载分接开关油枕对该装置油压差产生的静压力,从在线净油装置顶部的 放气溢油孔排尽油中残空气.
(6) 更换滤芯:根据需要可不停电更换滤芯,如更换滤芯阻塞.寿命终止滤芯;更换受潮失效的滤芯;更换干燥处理后的滤芯等.
(7) 滤芯受潮干燥再生使用:对受潮滤芯在90±5℃烘箱内干燥2－4h,可继续投入使用.
(8) 滤芯失效报警停机功能:滤芯阻塞失效,其压差继电器动作,装置灯光显示并停机,同时集控中心微机屏幕显示 [滤芯失效 ],同时 [ 装置动作 ] 信号消失.
(9) 遥控、遥信:集控中心遥控有载分接开关切换动作的同时,自动启动净油装置,并屏幕显示 [ 装置动作 ] 滤芯失效时能显示 [ 滤芯失效 ]并停机,[装置动作 ] 信号消失.
(10) 湿度控制加热祛潮;装置内相对湿度≥85％时湿度控制器动作使加热器加热祛潮.
(11) 优化采油样:由于结构原因,切换油室排油管深入油箱底部,切换产生的游离碳积沉在底,因此,在采油样时应首先排除管内污油始得正式取样,这样,消耗油量,油样真实性差,在线净油方式由于油经常循环流动,因此没有上述不利因素,可直接从阀 3采样,无油量消耗，真实可靠。
(12) 装置的安装调试,换滤芯,添加油,调正油位均可带电进行,不必停电,亦无需停用有载分接开关重瓦斯,重轻瓦斯均无误动作发信.
(13) 装置电源具有缺相、反相及过载熔丝保护.
(14) 在滤芯的进油侧装有油压力表,可监视工作时油回路是否畅通或异常压力增高.
3. 功能效果与跟踪分析
3.1绝缘油中颗粒、水分、击穿电压与过滤净化效果 我们取清洁度大于12级的污油进行过滤一遍及过滤持续时间与净化综合情况见表1
表1：过滤程度与油净化综合效果的试验
测试项目 原样 过滤一遍 过滤30min 过滤2h 备注
清洁度(级) >12 8 7 6
应用过滤精度
微水含量(mg/L) 42.87 38.05 30.8 24.94 1μmβ1≥1000
击穿电压(kV) 30 60 64 64 滤芯
3.2净油回路排除残留空气,避免有载分接开关轻瓦斯误发信
气体继电器内无积气,在清凉变、陈渡变、龙船浜变多次在线净油装置的安装投运、更换滤芯、带电添加油、调正油位中得到应用.
3.3主变运行情况下净油装置的安装与使用的分析与实例
为实现主变不停电情况下安装与投入使用在线净油装置、更换滤芯、带电注油、调正油位，其关键技术问题是解决滤油回路无残留空气进入切换油室.无轻瓦斯误发信和防止油流冲动发生有载分接开关重瓦斯误动跳闸.
在线净油时回路密封闭合循环,对切换油室而言,出油与进油量相等处于平衡状态,在气体继电器油管回路中没有油量的流动,因此,不会形成对气体继电器内部挡板的油流冲动而发生误动作.而在运行中调正油位注油方式时,注入的补充油经气体继电器向油枕补油,在气体继电器内部形成油的流动.若按管路内径D为25mm动作跳闸时油的流速定值V为1米/秒考虑,则计算油的体积流速为 29．4L/min而在线净油装置油泵的额定体积流速仅为 9L/min,其与动作跳闸整定值29.4L/min 相比,有足够的裕度.另外考虑有载分接开关的油枕油位与注油容器油的落差,而产生的油压作用下实际添加油时的注油流速远小于油泵铭牌计算的 9L/min流速.我们在现场使用 50L/min板框压力式滤油机进行突发冲动方式下注油,多次试验均未发生有载分接开关重瓦斯误动的异常情况,观察气体继电器挡板亦无抖动现象.因此在线净油装置进行带电注油时,不会造成气体继电器误动跳闸.
在装置安装、投运时,采用重瓦斯改接信号方式,均无重瓦斯误发信动作;以后的多台装置安装、投运,运行过滤、更换滤芯、带电注油、调正油位等均不停用重瓦斯保护,亦均无轻重瓦斯误发信动作.在运行中多次注油调正油位均无异常情况.
3.4 各类有载分接开关在线净油装置运行跟踪测试效果
当采用干燥滤芯不停电更换的工艺来降低油中微水含量提高油
的击穿电压，获得较好的效果，具体测试数据见表3、表4、表5。
表3：龙船浜变电所1#主变有载分接开关切换油室在线净油效果
日期 击穿电压kV 微水量mg/L 清洁度(级) 备注
98. 9，9 32 59.43 －
99.4.14 52 28 － 有载开关切换动作1094次
2000.7 55 17.7 5－
2000.7 58 11.26 5 有载开关累计切换动作1557次
注：有载分接开关型号为CyⅢ－350Y/63－100.7
表4：清凉变电所2#主变有载分接开关切换油室在线净油效果
日期 击穿电压kV 微水量mg/L 清洁度(级)备注
98.12.25 32 16.78
11 在线净油装置安装前
99.4.30 60 24.6 4 有载分接开关切换动作6829次，过滤循环148次，99.4.12吊芯检查，观察油色透明、清洁。
2000.7.11 59 31.4 3
累计切换10329次
2001.5.22 51
注：有载分接开关型号为SYXZ－110/200.7
表5：陈渡变电所1#主变有载分接开关切换油室在线净油效果
日期 击穿电压kV 微水量mg/L 清洁度(级) 备 注
换前 换后 换前 换后 换前 换后
99.4.14 20 45 41.6
23.9 7 6 滤芯换前经85℃6h干燥并过滤60min
99.5.19 54 23.9 4 切换动作918次，过滤循环287次
2000.5.11 58
2001.3.15 57 15.29
3 累计切换动作1208次，
注：有载分接开关型号为ZYIA－Ⅲ500/600-8
表6：厦门电业局110kV变电站有载分接开关在线净油效果
设备名称 击穿电压 kV 微水量 mg/L 清洁度 (级)
装前 装后 装前 装后 装前 装后
高殿变1号变 20 46 —— 18.6 10 4
鸿山变1号变 40 46 —— 18.2 9 4
4. 结束语
为了确保运行中有载分接开关切换油中油的净化过滤以利于供电电压质量和不间断供电,实践证明开展在线净油是贯彻落实<<有载分接开关运行维修导则>>的有力措施,亦是延长检修周期,实行状态检修的重要保证,分接开关切换时能自动及时过滤油室中油使之始终处于净化优质状态.在线净油装置的在线净油、调正油位、更换滤芯均可不停电并不需停用气体继电器重瓦斯保护的情况下进行,并能在变压器运行中安装、投入使用.
参考文献：
1. DL/T574—95有载分接开关运行维修导则中华人民共和国电力工业部1995年6月。 |
