摘要：随着高压直流输电系统的不断发展，换流变压器成为直流输电系统比较重要的设备之一，其具有造价高、体积大及充油多的特点，而油量充足、油位监视装置的稳定可靠工作是保证直流系统稳定运行的前提。由于传统的油位监视装置由于原理单一、机械装置易卡涩及依赖机械表计本身行程节点输出信号等原因造成运行可靠性不高，已经不能满足快速发展的大容量直流输电高可靠性、设备运行管理智能化的要求。鉴于此，本文提出一种变压器新型油位计，以此提高变压器的运行可靠性。
关键词：变压器；新型；油位计
引言：
变压器油位指示装置被广泛应用于大型的油浸式变压器油箱上，用以显示油箱内部油位的变化。由于对台架变压器的日常巡视过程中，油位计受周围环境的影响，油位计内的绝缘油凝结在油位计内壁面，导致对变压器的油位的检查变得困难，给增加了工作人员的检查难度。因此，设计一种变压器新型油位计是在主变压器储油柜的出油口安装精确度较高的压电传感器，将油位高度压力信号转换为电信号，进行实时的分析，做出高油位和低油位的判断。
一、目前变压器常用的油位计类型
目前，带胶囊的储油柜常用的油位计分为两种：管式和指针式。一般来说220kV及以上电压等级的变压器多采用成本较高的指针式油位计，电压等级较低的变压器多采用成本较低的管式油位计。
1.管式油位计
管式油位计工作原理较为简单，利用连通器原理，使储油柜内的油位与直接连通在储油柜外的玻璃管的油位高度相一致。巡视时，直接查看管式油位表上的油位线刻度即可一目了然。管式油位计的优势在于：装置结构简单，成本低，油位显示直观。油位计的储油小胶囊与储油柜内的油是互相隔绝的，这是为了避免裸露在外的油位计使变压器本体内绝缘油局部老化以及渗漏风险。但随着变压器长期运行．不可避免产生如下问题。
（1）油位计储油胶囊老化。油位计的储油胶囊为橡胶材质，用于隔绝变压器本体绝缘油。浸泡在油中的橡胶一旦劣化容易发脆开裂．这时油位计中的油就会渗入变压器本体的储油柜中，加速了本体绝缘油的老化。
（2）玻璃管易积垢。玻璃管中的绝缘油由于长期受阳光照射，易发生老化进而变色并产生油泥，这些油泥会黏附在玻璃管壁内侧。对判断油位高度造成影响。
（3）缺少有效的验证手段。当呼吸器堵塞、油位计漏油及排气不尽等原因造成管式油位计失效，发生“假油位”，在变压器不停电的情况下，缺少有效的探测手段对油位进行复核验证。
2.指针式（浮球式）油位计
指针式油位计的工作原理就是传动杆一端的浮球在油位发生变化时随之升降．使传动连杆另一端通过耦合磁钢实现指针旋转，实现指示油位及报警功能。相对于管式油位计来说，指针式使用寿命虽然较长，但通过表盘刻度指示的油位不够直观。另外，指针式油位计也有其自身结构带来的缺陷。如选取的传动杆长度过长或过短．浮球被胶囊或其他异物卡住或指针受潮锈死等，也会造成显示不准确甚至失效。
3.上述两种油位计的使用现况
上述两种油位计在变压器运行中也存在相同缺陷：一是因装置自身原因或胶囊袋无法正常呼吸时都会产生“假油位”；二是当对油位计显示产生怀疑时，无法在带电状况下对储油柜实际油量进行有效监测；三是检修更换不便。油位计的部分组件都是安装在储油柜内部，更换前都需对变压器进行放油，更换后再需重新补油。有时出于安全考虑，甚至需吊下储油柜后方能更换油位计。
二、变压器新型油位计的设计探究
针对现有技术的不足，提出一种能够方便工作人员掌握变压器油位高度的新型变压器油位计。
1.技术方案
一种新型变压器油位计，具体如图1与图2所示。其包括横管和法兰盘；横管的一侧安装有竖管，另一侧安装有玻璃管和泄压管，并且竖管、玻璃管、泄压管均与横管相连通；竖管上端设有过滤室，竖管的下端通过法兰盘连接有浮子；玻璃管上安装有清洁装置和压力释放器Ⅰ；泄压管上安装有压力释放器Ⅱ；玻璃管外表面套设有壳体；壳体上设有观察窗，并且观察窗上设有刻度；清洁装置主要由按板、连杆、弹簧和活塞组成；活塞安装在玻璃管内部，并且与伸入玻璃管内部的连杆的一端固定连接在一起，连杆的另一端固定安装按板；弹簧套装在按板与玻璃管之间的连杆上；在玻璃管内部的连杆上还设有一限位环；活塞上设有环状刮片；压力释放器Ⅰ包括固定安装在玻璃管上的连通管Ⅰ；连通管Ⅰ上安装有压力释放阀Ⅰ；压力释放器Ⅱ包括固定安装在泄压管上的连通管Ⅱ；连通管Ⅱ上安装有压力释放阀Ⅱ。按板上安装有绝缘陶瓷。过滤室包括保护壳和安装在保护壳内的滤网。
图1 整体结构示意图 图2 壳体和玻璃管连接的结构示意图
附图标记：1-绝缘陶瓷，2-按板，3-连杆，4-弹簧，5-压力释放阀Ⅰ，6-连通管Ⅰ，7-观察窗，8-壳体，9-竖管，10-法兰盘，11-浮子，12-压力释放阀Ⅱ，13-连通管Ⅱ，14-泄压管，15-横管，16-过滤室，17-活塞，18-玻璃管，19-限位环。
2.工作原理
在法兰盘的辅助下，通过浮子上的螺纹口方便将油位计安装在变压器上，横管两端处于密封状态；使用过程，受周围环境的影响，变压器绝缘油容易凝聚在玻璃管内壁，导致工作人员无法有效掌握变压器的油位高度，此时可按压按板，按板推动连杆上的活塞向下运动，活塞上的环状刮片刮除玻璃管内表面凝聚的绝缘油，然后松开按板，在弹簧的作用下活塞重新回到玻璃管的顶端，使得工作人员能够通过壳体上的观察窗看清玻璃管内的油位高度，观察窗上的刻度可以便于工作人员准确把握油位高度；活塞往下活动时，玻璃管内的绝缘油流进泄压管中，连通管Ⅰ与玻璃管连通，压力释放阀Ⅰ能够使玻璃管内部保持与外部空气气压保持平衡；玻璃管内的绝缘油进入泄压管时，连通管Ⅱ与泄压管连通，压力释放阀Ⅱ能够使泄压管内部与外部空气气压保持平衡；过滤室可以防止油位计中凝聚的绝缘油流进变压器；限位环可以使活塞限定在固定高度。
3.技术效果
（1）通过清洁装置清洁凝聚在玻璃管内壁的绝缘油，能够方便工作人员掌握变压器的油位高度。
（2）通过泄压管储存玻璃管流进的绝缘油，避免清洁玻璃管内壁绝缘油的过程，绝缘油从油位计中溢出。
（3）通过压力释放器Ⅰ、压力释放器Ⅱ保持玻璃管内的气压与外部空气气压的平衡，以及泄压管内的气压与外部空气气压的平衡，避免玻璃管和泄压管内的气压无法平衡而影响清洁玻璃管内壁的工作。
（4）通过过滤室隔绝油位计中凝聚的绝缘油，避免其流进变压器而影响变压器内部绝缘油的质量。
结语：
综上所述，本文阐述的变压器新型油位计相比传统单一的机械式油位表计，对换流变采用就地油位计、压力传感器及泄漏检测装置组成的油位监视系统，克服了机械式油位表计原理单一、信号节点需人为进行温度补偿、机械装置运行可靠性不高及单元件故障导致油位无法监视的不足，在原理上机械测量、压阻传感、胶囊内漏检测原理互补，充分利用现有监控系统，技术改造可行性强，并充分满足了快速发展的大容量高压直流输电系统对换流变运行的高可靠性、稳定性的要求。
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论文作者:周礼禹
论文发表刊物:《电力设备》2018年第30期
论文发表时间:2019/3/29
标签：变压器论文; 储油论文; 玻璃管论文; 连通管论文; 连杆论文; 绝缘油论文; 压力论文; 《电力设备》2018年第30期论文;