摘要： 本文基于PLC控制技术，提出了一种变电站充油设备带电补油自动控制方法。该方法实现了补油流程的自动控制，具有真空度自保持、油压自保护等功能，解决了传统方法需要停电的缺点，减少设备停运次数和停运时间，提高供电可靠性，为企业创造较高的经济效益。

1?引言

变电站充油设备由于渗漏油、周期性采油样检测等因素使得油位偏低，必须进行补油。在 目前运行生产中 ，根据传统做法，补油工作必须在设备处于检修状态才能够进行，设备的停电作业一方面不仅影响企业的生产效益，使检修费用增加，也影响社会供电服务的可靠性，另一方面也受到系统运行方式的限制。实现对充油设备的带电补油提高了设备的利用率，减少设备的停电次数和计划检修停电，用户供电的可靠性得到了提高，在取得良好的社会效益地同时也大大地减少了运行和维护人员的工作量和工作强度，提高了企业的经济效益。

2?现状

目前，变电站充油设备补油主要采油的是注油排气法，即在设备停电状态下，利用油泵直接对设备进行人工补油，然后进行排气，防止设备内部残留空气。这种方法的缺点是必须停电，而且易将气体带入设备内部，存在安全隐患，在 对供电可靠性的要求越来越高 的情况下，这种方法已经难以适应检修需求。参考文献 [1] 介绍了一种变压器带电补油装置，虽然该装置能够实现带电补油，但补油流程全部人工操作，真空度难以保持，存在空气随油进入设备的风险，而且发生误操作的概率大。本文基于 PLC 控制技术，提出一种充油设备真空带电补油方法，实现补油流程的自动控制。

3?系统结构与控制原理

根据变电站充油设备带电补油的要求进行原理设计，整个系统包括抽真空模块、补油模块、 PLC 控制模块、参数输入与状态显示模块等，具体设计的原理结构如图 1 所示：图中蓝线为输入输出控制回路，各元件名称： 1 ——真空度传感器； 2,3 ——油位传感器； 4 ——精滤器； 5,6,7,8 ——电磁阀； 9 ——真空泵； 10 ——油泵； 11 ——油压油流传感器； 12 ——快换接头； 13 ——带阀门的转接头； 14 ——粗滤器。

整个带电补油系统控制流程分为抽真空、储油、循环、补油、放油五个过程，这五个过程可以通过原理图中的按键模块进行自动控制，分别对其进行分析。

（ 1 ）抽真空。首先对真空罐、出油及回油管路进行抽真空。由按键模块启动流程， PLC 控制模块输出信号，启动真空泵和电磁阀 5 、 7 、 8 ，真空度传感器对真空罐内的真空度进行监测，并把监测数据实时传输给 PLC 控制模块，当真空度达到设定值时，输出信号关闭真空泵和电磁阀 5 、 7 、 8 ，抽真空流程结束。

（ 2 ）储油。抽真空完成后，系统将进入储油流程。 PLC 控制模块输出信号，打开电磁阀 6 ，在大气压力下，油桶中的绝缘油通过粗滤器和精滤器过滤后进入真空罐。当油位达到传感器 2 的高度时， PLC 控制模块输出信号关闭电磁阀 6 ，停止储油。

在储油过程中，绝缘油在真空中会析出溶解的空气、散发油气等，使真空度降低，当真空度降低到设定值时，系统会重新启动油泵、打开电磁阀 5 进行抽真空，等真空度达到预设值时自动停止抽真空。

（ 3 ）循环。这个流程的目的是排除补油管道中的所有气体。在转接头接入充油设备的取油样口后，在其内部还存在间隙，有空气存在，必须先排出。打开转接头上的阀门，旋转转接头，将取油样口旋到接通位置，使间隙中的少量气体被挤入油管中，关闭转接头上的阀门。

由按键模块启动循环流程， PLC 控制模块输出信号，启动油泵和电磁阀 7 、 8 ，绝缘油进入管道循环，直到管道没有气泡后终止循环。在这个过程中，如果管道太长使真空罐中的油位降到最低，油位传感器 3 会启动系统进行储油，储油完毕后会再自动循环；同时，当真空度低于预设值时，系统会自动抽真空，抽真空完成后继续循环。

（ 4 ）补油。循环结束后，为补油做好了准备。打开转接头上的阀门， PLC 控制模块输出信号，启动油泵和电磁阀 8 ，把真空罐中的绝缘油打入充油设备。如果真空罐中的绝缘油不足以补足油位，控制模块会根据监测到的数据自动进行储油、抽真空流程，完成后继续补油，达到油位合格为止。

（ 5 ）放油。补油结束后，真空罐中还有部分绝缘油，长期储存在里面会使油质变坏，而且下次可能使用不同型号的绝缘油，都会造成污染，因此必须放出真空罐中的油。拆除转接头上的管路，然后进入放油流程，启动油泵和电磁阀 8 ，将油箱中的绝缘油快速排出。

4?辅助功能

变电站内充油设备种类、样式、接口、安装高度等因素都不一样，为了使系统能够安全、可靠、稳定地运行，具有一定的通用性，适用于变电站内的不同充油设备，控制系统必须具有一些辅助功能，如油压、油速、真空度设置等。

（ 1 ）油压保护。当油压超过设定值时，系统会自动关闭油泵停止打压，目的是为了保护充油设备和补油设备。在循环、补油等流程中，如果电磁阀故障没有打开，油压会迅速升高，没有油压保护将使设备损坏；另外，在补油时，如果压力超过充油设备所能承受的压力，也可能损伤充油设备，因此，油压保护必不可少。控制系统可以利用按键模块根据需要进行油压设置。

（ 2 ）油速设置。带电补油的设备在运行中，补油速度太快，可能影响设备的安全运行，如果油速太慢，则时间太长，影响工作效率。补油前根据设备情况、补油量等因素进行补油速度设置，系统根据设置情况自动控制，达到最佳效果。

（ 3 ）真空度自保持功能。在储油、循环、补油等过程中都可能使真空罐内的真空度降低，当真空度降低到设定值时，传感器会启动真空泵进行抽真空，实时监测，自动保持真空罐内的真空度，启动值可以根据实际需要进行设置。

5?结语

本文设计了一种带电真空补油自动控制方法，利用 PLC 对补油过程中的各个环节进行控制，并使用真空度传感器、油位传感器、压力传感器等监测手段进行监控，实现真空补油自动控制功能。采用这种方法，具有几个方面的优点：

（ 1 ）带电补油减少设备停运次数和停运时间，提高供电可靠性。

（ 2 ）机电一体化设计，采用 PLC 控制技术，实现自动控制功能，简化了充油设备的补油流程，操作方便。

（ 3 ）补油过程真空度实时监测，防止空气随油进入设备，解决了传统补油方法所带来的设备内部吸附空气和因残留空气导致假油位的问题。

参考文献

[1] 王向阳，司雪峰，赵建军等．电力变压器带电补油装置浅析 [J] ．高压电器， 2005,41(6) ： 478-480

[2] 马汝括等． 110kV 互感器补油工具的研制及其在检修工作中的应用 [J] ．青海电力， 2000,2 ： 54-56

作者简介：

林智敏（ 1982 —），男，硕士，工程师，主要从事变电设备运行维护与管理工作。

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