1 引言
電力變壓器是電力系統(tǒng)的核心設備，變壓器油作為變壓器的絕緣和冷卻介質(zhì)，其性能直接決定了變壓器能否安全運行。 運行中的變壓器油絕緣電阻下降的主要原因是變壓器油介損值增大，油中雜質(zhì)顆粒含量增加。 目前的處理方法是將變壓器停運，采用板框式壓力濾油機配備吸附藥紙對變壓器油進行過濾 7 天~10 天，同時變壓器油需加溫至 65℃，因板框式壓力濾油機屬于開放式結(jié)構，濾油過程中與氧氣接觸，油中含水和含氣量明顯增加，因此在濾油后需要利用真空濾油機進行脫水脫氣處理，但這種濾油方法主變停電時間長，嚴重影響主變可用率，而且濾油工作需要投入大量的人力和物力。 因此需研制可帶電濾油的裝置，以減少主變停電時間，降低濾油成本。
2 帶電濾油機的設計
2.1 帶電濾油機的組成
帶電濾油機組成主要包括濾油機主體部分和控制保護系統(tǒng)。 濾油機主體部分主要由排油泵、真空泵、主濾油罐、精密濾罐及進出油工況監(jiān)測裝置。
帶電濾油機循環(huán)濾油的油路為 ： 濾油機進油口→進油口工況采集→單向逆止閥→排油泵→油介損處理罐→濾芯壓力監(jiān)測裝置→精密過濾→單向逆止閥→油產(chǎn)氣監(jiān)控報警裝置→油流速監(jiān)控報警裝置→安全工況指令→濾油機出油口。
濾油機具有完善的控制保護系統(tǒng)，包括電源相序保護、電流電壓監(jiān)測、真空系統(tǒng)監(jiān)測、負壓壓力監(jiān)測、濾芯壓力監(jiān)測、油流量監(jiān)測、油流速監(jiān)測、油產(chǎn)氣監(jiān)測和正壓壓力監(jiān)測。監(jiān)控系統(tǒng)實時上報檢測數(shù)據(jù)，異常時報警或自動停機。 濾油機可就地控制或遠程通過手機實時監(jiān)控，遠方調(diào)節(jié)和啟停。
2.2 設計原理及關鍵問題的處理
帶電濾油機的基本原理為利用變壓器強油導向循環(huán)冷卻原理，實現(xiàn)變壓器油循環(huán)過濾。 變壓器熱油往上涌，再經(jīng)過排油泵加壓進入主濾油罐過濾，精密濾罐二次過濾處理后， 從變壓器排油口注回到變壓器。帶電濾油機在濾油過程中需要解決如下問題。
（1）保證變壓器在帶電運行的狀態(tài)下具備足夠的安全距離接入濾油管路。 濾油機的進出油口分別設計在油箱頂部抽真空閥門和油箱下部放油閥處，具備帶電接入的安全距離。 濾油機進油口和出油口在主變壓器本體上成對角線分布， 盡可能使全部的變壓器油參與循環(huán)濾油（2）濾油全過程變壓器油不能與空氣接觸，不能產(chǎn)生氣體，防止懸浮氣泡進入，引起變壓器內(nèi)部局部放電和氣體繼電器動作造成主變跳閘。 為此采取了以下幾個方面的設計：①抽真空設計。在濾油機接入變壓器后，開啟變壓器油箱頂部和底部閥門前，對整改濾油管道和濾油罐進行抽真空處理， 有效防止空氣混入變壓器油。②濾油系統(tǒng)為一個正壓系統(tǒng)設計。
濾油機利用變壓器油的自重油壓及排油泵加壓方式進油， 在整個濾油過程中， 濾油系統(tǒng)是一個正壓系統(tǒng)，有效防止空氣進入濾油裝置與管道。在達到抽真空標準值后，打開變壓器油箱頂部和底部閥門，變壓器油將充滿整個濾油系統(tǒng)， 此時濾油系統(tǒng)類似于變壓器的一個散熱裝置，與變壓器融為一體。設計的排油泵可有效調(diào)節(jié)變壓器油過濾的速度， 提高濾油的
效率。③油的流速和產(chǎn)氣保護系統(tǒng)的設計。在濾油過程中可以收集濾油系統(tǒng)中異常情況， 及時起到報警或停機的作用， 作為濾油系統(tǒng)防止空氣進入變壓器的最后一道防線。
（3）確保濾芯的安全，防止濾芯破損污染變壓器油。 設計的濾芯可承受 1.5 倍的工作壓力，主濾罐濾芯承擔主要的過濾任務，其過濾的雜質(zhì)較多，有因壓力過大而破損的風險，為此設計二級精密濾罐，防止因主濾罐損壞雜質(zhì)直接進入變壓器本體， 同時在濾油系統(tǒng)的進油口、 出油口及主濾油罐均設計了壓力監(jiān)測裝置，可超壓報警或停機，多重措施防止濾芯損壞，污染變壓器油。
3 帶電濾油機效果檢驗
為驗證帶電濾油機帶電濾油的安全性和有效性， 先后對四臺 110kV 變壓器開展了濾油工作，其中 A 變電站 1 號、2 號主變停電后模擬帶電濾油，B變電站 1 號主變、C 電站 2 號主變帶電濾油，濾油過程主要數(shù)據(jù)見表 1。
A 變電站 1 號、2 號主變采用停電方式模擬帶電濾油的安全性，1 號主變?yōu)V油期間將濾油機最大流速達到 5.7t/h， 濾油機和變壓器的氣體繼電器以及變壓器各處的排氣閥均無積聚氣體，驗證了濾油過程不會產(chǎn)生氣體，所設計的濾芯可承受足夠的工作壓力。 為確保帶電濾油的安全性，在 B 電站 1 號主變、C 電站 2 號主變帶電濾油過程中將流速控制在 3.4t/h，預留了足夠的安全裕度，濾油過程主變運行正常，無氣體，無任何異常情況出現(xiàn)。 濾油機配置的保護控制系統(tǒng)實時監(jiān)測濾油工況，進一步保障了帶電濾油的安全性。
經(jīng)過四臺主變的濾油實踐，驗證本帶電濾油機的安全性和有效性，同時也為本帶電濾油的應用積累了幾點重要的運行經(jīng)驗：（1）綜合考慮濾油效率、安全性和有效性， 濾油速度宜控制在 3.4t/h；（2）出口油溫宜按 60℃進行控制，可根據(jù)變壓器負荷及變壓器本體油溫，通過開閉主變散熱器蝶閥控制油溫在 60℃左右，以達到最佳的濾油效果；（3）濾油中主變壓器非電量保護與遙信應正常投入。
4 帶電濾油與傳統(tǒng)濾油方法的優(yōu)劣比較
（1）對供電系統(tǒng)可靠性的影響。
傳統(tǒng)停電濾油方式需要將變壓器停電 10 天左右，嚴重影響供電可靠性，對于負荷較大的主變可能造成用戶被迫停電。 帶電濾油無需停電，發(fā)現(xiàn)變壓器油絕緣問題后可立即開展濾油工作，對供電系統(tǒng)無影響。
（2）濾油施工難度。
傳統(tǒng)停電濾油方式需要配備大容量儲油罐、板框式濾油機及真空濾油機等大型機械設備，濾油施工現(xiàn)場的安全措施復雜，對于一些空間狹小的變電站濾油工作很難開展，施工難度大。 帶電濾油機不需要其他輔助濾油設施，濾油工序簡單，施工占地面積小，投入的人力、物力少。
（3）對站用電的影響。
傳 統(tǒng) 濾 油 方 式 要 對 變 壓 器 油 進 行 加 熱 。 以110kV 電壓等級為例， 處理一臺變壓器需要站內(nèi)接入約 200kW 的大功率設備， 按照濾油 9 天計算，消耗電能約為 43 200kWh。 濾油設備一般只能直接接入站用變的低壓側(cè)，現(xiàn)場接入難度較大，同時造成站
內(nèi)一臺站用變壓器無法給站用設備供電，變電站站用交流失壓風險增大。 帶電濾油機利用變壓器運行時自身油溫，無需加熱，實際運行功率僅約 4kW，按照濾油 9 天計算，消耗電能 864kWh，節(jié)約了大量的電能，且不影響站用電正常供電。
（4）人力投入。
傳統(tǒng)濾油方式需要 9 天全天候留人值守，每 6h更換吸附藥紙一次，消耗大量人力。 帶電濾油采用新型吸附濾芯， 該濾芯可將油介損從 10%（90℃）一次性處理至 0.01%（90℃），無需更換濾芯。 可遠程監(jiān)控操作和相關信息查閱，現(xiàn)場無需有人值守，極大地減少了濾油工作量。
（5）濾油效果。
傳統(tǒng)濾油方式采用板框式壓力濾油機，屬于開放式結(jié)構，濾油過程中易與氧氣接觸，油中含水含氣量明顯增加，需要再利用真空濾油機進行脫水脫氣處理，這種濾油方式微水含量及氣體含量可以非常有效地降低，濾油效果更徹底。 帶電濾油機濾油系統(tǒng)管路抽真空后全系統(tǒng)密閉式濾油，油不與空氣接觸，處理前的油中水分可被吸附濾芯吸收，處理后的微水含量有所降低。帶電濾油可以達到降低油介損、降低油酸值、提高油體積電阻率、提高油閃點、去除油中銅離子及去除油中腐蝕性硫的效果。 雖然濾油效果不能完全達到停電濾油的效果，但是能快速有效地將變壓器油以上各項指標控制在標準范圍以內(nèi)，滿足運行要求。 綜合對比兩種濾油方式，采用帶電濾油方式方便快捷，極大地降低了運行維護成本，濾油效果滿足規(guī)程要求。
5 結(jié)論
本帶電濾油機可以安全有效地實施主變壓器帶電濾油，可有效地降低油介損值，去除油中銅離子，提高絕緣電阻，同時改善變壓器油其他性能，達到規(guī)程標準。 帶電濾油設備簡單，施工工序簡單，提高了經(jīng)濟效益。