外油式金属膨胀器储油柜假油位的分析

中小型变压器的本体储油柜基本上都采用胶囊式或者金属膨胀器结构。近年来，在技改、大修项目中，金属膨胀器储油柜更有逐渐取代胶囊式储油柜的趋势。但在实际运行中，金属膨胀器储油柜也有其弊端。

1 原理介绍

金属膨胀器储油柜是全密封型储油柜，采用不锈钢波纹补偿技术，在实现绝缘油体积补偿的同时，可靠地确保绝缘油与空气隔离，具有工作寿命长、无老化、抗破损、免维护等特点，适用于各类油浸式变压器、电抗器等电力设备。

从结构上可以分为内油式储油柜和外油式储油柜2种。如图1所示，外油式波纹管内腔是与大气相通的气囊，其左端为自由伸缩的活动端，右端通过焊接与端板固定并将油腔密封。绝缘油在波纹管外部和外壳体之间，通过下部连接口与变压器油箱相通。波纹管内部为空气，通过右端呼吸口与外界大气连通。当绝缘油随温度变化产生气体膨胀或收缩时，促使波纹管伸缩，从而改变柜内油腔大小，实现在全密封条件下的体积补偿。储油柜上、下各有一根与储油柜相通的管子，上管子注油时用来排除储油柜内部气体，排油时用来进气解除密封；下管子是注油管，用来对储油柜进行注油。油位计是用一根固定在活动端的拉带拉动油位指示。

图1 外油式金属膨胀式储油柜产品结构图

图2 外油式金属膨胀式储油柜立体图

2 假油位分析

外油式储油柜的膨胀器为圆柱形，卧式放置在储油柜内，膨胀器随变压器油体积的膨胀和缩小变化而左右移动，自动补偿油体积的变化。正常运行时，储油柜内、膨胀器外为满油状态。但在实际运行中，外油式储油柜也存在假油位现象。其原因主要有以下2点。

变压器补油、排气方式不当，致使油位指示偏高。变压器本体完成注油后，须从储油柜注油口缓慢补油，在油位计指针指到相应温度的刻度线后，关闭呼吸口阀门，使油位计保持不动。继续注油，气体在油的推动下从油枕排气口排出，直至油从排气口流出，并呈现油柱状后停止注油，关闭排气口阀门。静置规定的时间后，再次打开油枕排气口，继续缓慢注油，直至油再次从排气口流出，并呈现油柱状后停止注油，关闭排气口阀门，打开呼吸口完成补油。不按此步骤进行补油排气，则储油柜中就会存在残留气体，堆积在储油柜上端，致使油位指示偏高。

外油式膨胀器储油柜本身结构特性影响。变压器在运行过程中，受外界环境温度、本身负载变化等因素影响，变压器的本体温度随之波动，油面出现上升或者下降。当变压器本体温度降低时，储油柜中油面便开始下降补偿本体油位，同时膨胀器开始向左运动拉伸，但油面的降低方向与膨胀器运动方向成90°，如图3所示。油面降低时，储油柜上端先形成真空区，如图4所示，受真空吸力以及膨胀器本身重量的影响，膨胀器顶部先开始向左运动直至出现倾斜，此时若存在轻微卡涩或者膨胀器呼吸不畅，油位继续下降，膨胀器顶部继续向左运动，当真空的吸力，与油面的推力达到平衡时就会出现假油位，如图5所示。

图3 油位、膨胀器的运动方向成90°

3 改进方法

随着设备运行年限的增加，外油式膨胀器储油柜因本身结构特性影响而出现假油位的概率也随之增大。就目前现有的设备而言，在技改大修工程中，可逐渐采用内油式金属膨胀器结构储油柜。内油式结构膨胀器运动方向为垂直方向，与变压器呼气作用造成油的上下运动方向一致，在运动过程中受金属膨胀器自身重力结构的影响，会大大降低膨胀器卡涩造成的假油位现象。

图4 膨胀器顶部先向左运动

图5 假油位现象

对于气体未排净造成外油式金属膨胀器储油柜出现假油位的现象，检修人员应按标准工艺进行变压器注油、补油与排气。

因外油式膨胀器储油柜本身结构特性影响造成的假油位现象，建议在技改大修中多采用内油式金属膨胀器结构。