探讨磁助式电接点压力表在胶囊破损监测中的应用
1.引言
大型变压器在运行过程中,要求其内部的绝缘 油与空气进行隔绝,以防止绝缘油氧化而降低其绝 缘性能。储油柜胶囊在绝缘油与空气的隔绝中起到 了重要的保护作用,由于储油柜胶囊安装方式的隐 蔽性,难以在其破损时及时发现,往往等故障发生 时,才能发现该问题,给变压器的安全运行带来了很 大的隐患及很高的维护费用,因此,胶囊的破损监测 对变压器的安全运行至关重要。本文中笔者主要探 讨磁助式电接点压力表对胶囊进行破损监测的可行 性。
2.工作原理
在储油柜端部安装一个磁助式电接点压力表, 位置距离油室顶部0.2m。当胶囊未破损时,储油相 油室内充满了绝缘油,此时,压力表显示一个恒定的 油压,如图1所示。
当胶囊破损时,空气通过胶囊进入到储油柜油 室,油室与胶囊内部(大气压)气压逐渐平衡,油室内 的绝缘油流动到胶囊下方;由于绝缘油油位的下降, 从而使压力表处的油压降低。此时,压力表内的布尔 登弹簧旋转,进而触发开关触点,由此发出报警信 号,如图2所示。
3.可行性分析
对于不同容量的变压器,储油柜的直径一般介于0.8m到1.6m之间。根据浮球式油位计(YZF型) 的结构特点可知,储油柜的高油位报警位置约在储 油柜直径的90%左右;实际上,储油柜的补偿容积 往往给了一定的裕度,因此变压器实际运行时,胶囊 下方的油位(即油位计的浮球高度)一般低于90%, 很少发生高油位报警现象。
当胶囊下方的油位达到最高(即油位计的浮球 接近高油位报警位置)时,此时因胶囊破损而造成的 储油柜油室内绝缘油油位下降的高度差最小,约为 储油柜直径的 10%。
进而得到,储油柜直径越大,油位的下降高度也 越大,压力表的数值变化也越大;储油柜直径越小, 油位的下降高度也越小,压力表的数值变化也越小。 因此,以直径最小的储油柜进行分析具有代表性。
根据帕斯卡定律,液体内部的油压计算公式为: P=p-g-H ⑴
式中p——液体的密度,kg/m3
g 重力加速度,9.8N/kg
H——距离油室顶端的高度,m 当胶囊完好时,由式(1)得出压力表的数值为: 6=900x9.8x0.2=1 764Pa 当胶囊破损时,同样由式(1)得出压力表的数值为:
P2=900x9.8x(0.2-0.8x10%)=1 058Pa 因此,胶囊破损时,压力表处的油压范围是(此 时绝缘油油面位于压力表以下):0Pa~1 058Pa。
通过上述数据,选定一个量程为3000Pa的压力表,并将压力表设置为当油压小于1 500Pa(当胶 囊有轻微破损或密封不良时可提前发现并进行诊 断,故设置为1 500Pa)时,触发其内部的开关触点, 由此发出报警信号。因此,根据上述论证,证明此方 法切实可行。
4.与传统的胶囊破损监测方法进行对比
目前,我公司运用的胶囊破损监测方法有:气体 继电器法、专用继电器法及MBR传感器和保护继 电器组合法,并已经运用在了出口项目上。下面,从 成本和维护检修方面进行对比分析来判断各种胶囊 破损监测方法的优缺点,对比结果如表1所示。
5.结论与建议
通过表1对比可知,磁助式电接点压力表法具 有成本低廉,检修方便等优点,可完全代替传统的监 测方法。
目前,胶囊破损监测装置在国外项目上已经广 泛应用,而在国内项目上却少有使用。近年来,因胶 囊破裂使绝缘油氧化而导致变压器运行出现故障的 情况时有发生,给社会带来了极大的经济损失。因 此,胶囊式储油柜使用胶囊破损监测装置是必要的。 鉴于磁助式电接点压力表法具有成本低廉、维护检 修方便的优势,因此可广泛运用于胶囊式储油柜中。