主变压器带电滤油机的研制与应用
1 引言电力变压器是电力系统的核心设备，变压器油作为变压器的绝缘和冷却介质，其性能直接决定了变压器能否安全运行。 运行中的变压器油绝缘电阻下降的主要原因是变压器油介损值增大，油中杂质颗粒含量增加。 目前的处理方法是将变压器停运，采用板框式压力滤油机配备吸附药纸对变压器油进行过滤 7 天~10 天，同时变压器油需加温至 65℃，因板框式压力滤油机属于开放式结构，滤油过程中与氧气接触，油中含水和含气量明显增加，因此在滤油后需要利用真空滤油机进行脱水脱气处理，但这种滤油方法主变停电时间长，严重影响主变可用率，而且滤油工作需要投入大量的人力和物力。 因此需研制可带电滤油的装置，以减少主变停电时间，降低滤油成本。
2 带电滤油机的设计
2.1 带电滤油机的组成
带电滤油机组成主要包括滤油机主体部分和控制保护系统。 滤油机主体部分主要由排油泵、真空泵、主滤油罐、精密滤罐及进出油工况监测装置。
带电滤油机循环滤油的油路为 ： 滤油机进油口→进油口工况采集→单向逆止阀→排油泵→油介损处理罐→滤芯压力监测装置→精密过滤→单向逆止阀→油产气监控报警装置→油流速监控报警装置→安全工况指令→滤油机出油口。
滤油机具有完善的控制保护系统，包括电源相序保护、电流电压监测、真空系统监测、负压压力监测、滤芯压力监测、油流量监测、油流速监测、油产气监测和正压压力监测。监控系统实时上报检测数据，异常时报警或自动停机。 滤油机可就地控制或远程通过手机实时监控，远方调节和启停。
2.2 设计原理及关键问题的处理
带电滤油机的基本原理为利用变压器强油导向循环冷却原理，实现变压器油循环过滤。 变压器热油往上涌，再经过排油泵加压进入主滤油罐过滤，精密滤罐二次过滤处理后， 从变压器排油口注回到变压器。带电滤油机在滤油过程中需要解决如下问题。
（1）保证变压器在带电运行的状态下具备足够的安全距离接入滤油管路。 滤油机的进出油口分别设计在油箱顶部抽真空阀门和油箱下部放油阀处，具备带电接入的安全距离。 滤油机进油口和出油口在主变压器本体上成对角线分布， 尽可能使全部的变压器油参与循环滤油（2）滤油全过程变压器油不能与空气接触，不能产生气体，防止悬浮气泡进入，引起变压器内部局部放电和气体继电器动作造成主变跳闸。 为此采取了以下几个方面的设计：①抽真空设计。在滤油机接入变压器后，开启变压器油箱顶部和底部阀门前，对整改滤油管道和滤油罐进行抽真空处理， 有效防止空气混入变压器油。②滤油系统为一个正压系统设计。
滤油机利用变压器油的自重油压及排油泵加压方式进油， 在整个滤油过程中， 滤油系统是一个正压系统，有效防止空气进入滤油装置与管道。在达到抽真空标准值后，打开变压器油箱顶部和底部阀门，变压器油将充满整个滤油系统， 此时滤油系统类似于变压器的一个散热装置，与变压器融为一体。设计的排油泵可有效调节变压器油过滤的速度， 提高滤油的
效率。③油的流速和产气保护系统的设计。在滤油过程中可以收集滤油系统中异常情况， 及时起到报警或停机的作用， 作为滤油系统防止空气进入变压器的最后一道防线。
（3）确保滤芯的安全，防止滤芯破损污染变压器油。 设计的滤芯可承受 1.5 倍的工作压力，主滤罐滤芯承担主要的过滤任务，其过滤的杂质较多，有因压力过大而破损的风险，为此设计二级精密滤罐，防止因主滤罐损坏杂质直接进入变压器本体， 同时在滤油系统的进油口、 出油口及主滤油罐均设计了压力监测装置，可超压报警或停机，多重措施防止滤芯损坏，污染变压器油。
3 带电滤油机效果检验
为验证带电滤油机带电滤油的安全性和有效性， 先后对四台 110kV 变压器开展了滤油工作，其中 A 变电站 1 号、2 号主变停电后模拟带电滤油，B变电站 1 号主变、C 电站 2 号主变带电滤油，滤油过程主要数据见表 1。
A 变电站 1 号、2 号主变采用停电方式模拟带电滤油的安全性，1 号主变滤油期间将滤油机最大流速达到 5.7t/h， 滤油机和变压器的气体继电器以及变压器各处的排气阀均无积聚气体，验证了滤油过程不会产生气体，所设计的滤芯可承受足够的工作压力。 为确保带电滤油的安全性，在 B 电站 1 号主变、C 电站 2 号主变带电滤油过程中将流速控制在 3.4t/h，预留了足够的安全裕度，滤油过程主变运行正常，无气体，无任何异常情况出现。 滤油机配置的保护控制系统实时监测滤油工况，进一步保障了带电滤油的安全性。
经过四台主变的滤油实践，验证本带电滤油机的安全性和有效性，同时也为本带电滤油的应用积累了几点重要的运行经验：（1）综合考虑滤油效率、安全性和有效性， 滤油速度宜控制在 3.4t/h；（2）出口油温宜按 60℃进行控制，可根据变压器负荷及变压器本体油温，通过开闭主变散热器蝶阀控制油温在 60℃左右，以达到最佳的滤油效果；（3）滤油中主变压器非电量保护与遥信应正常投入。
4 带电滤油与传统滤油方法的优劣比较
（1）对供电系统可靠性的影响。
传统停电滤油方式需要将变压器停电 10 天左右，严重影响供电可靠性，对于负荷较大的主变可能造成用户被迫停电。 带电滤油无需停电，发现变压器油绝缘问题后可立即开展滤油工作，对供电系统无影响。
（2）滤油施工难度。
传统停电滤油方式需要配备大容量储油罐、板框式滤油机及真空滤油机等大型机械设备，滤油施工现场的安全措施复杂，对于一些空间狭小的变电站滤油工作很难开展，施工难度大。 带电滤油机不需要其他辅助滤油设施，滤油工序简单，施工占地面积小，投入的人力、物力少。
（3）对站用电的影响。
传 统 滤 油 方 式 要 对 变 压 器 油 进 行 加 热 。 以110kV 电压等级为例， 处理一台变压器需要站内接入约 200kW 的大功率设备， 按照滤油 9 天计算，消耗电能约为 43 200kWh。 滤油设备一般只能直接接入站用变的低压侧，现场接入难度较大，同时造成站
内一台站用变压器无法给站用设备供电，变电站站用交流失压风险增大。 带电滤油机利用变压器运行时自身油温，无需加热，实际运行功率仅约 4kW，按照滤油 9 天计算，消耗电能 864kWh，节约了大量的电能，且不影响站用电正常供电。
（4）人力投入。
传统滤油方式需要 9 天全天候留人值守，每 6h更换吸附药纸一次，消耗大量人力。 带电滤油采用新型吸附滤芯， 该滤芯可将油介损从 10%（90℃）一次性处理至 0.01%（90℃），无需更换滤芯。 可远程监控操作和相关信息查阅，现场无需有人值守，极大地减少了滤油工作量。
（5）滤油效果。
传统滤油方式采用板框式压力滤油机，属于开放式结构，滤油过程中易与氧气接触，油中含水含气量明显增加，需要再利用真空滤油机进行脱水脱气处理，这种滤油方式微水含量及气体含量可以非常有效地降低，滤油效果更彻底。 带电滤油机滤油系统管路抽真空后全系统密闭式滤油，油不与空气接触，处理前的油中水分可被吸附滤芯吸收，处理后的微水含量有所降低。带电滤油可以达到降低油介损、降低油酸值、提高油体积电阻率、提高油闪点、去除油中铜离子及去除油中腐蚀性硫的效果。 虽然滤油效果不能完全达到停电滤油的效果，但是能快速有效地将变压器油以上各项指标控制在标准范围以内，满足运行要求。 综合对比两种滤油方式，采用带电滤油方式方便快捷，极大地降低了运行维护成本，滤油效果满足规程要求。
5 结论
本带电滤油机可以安全有效地实施主变压器带电滤油，可有效地降低油介损值，去除油中铜离子，提高绝缘电阻，同时改善变压器油其他性能，达到规程标准。 带电滤油设备简单，施工工序简单，提高了经济效益。
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