一、項目背景
沈陽市市110k某變電站共有3臺主變變壓器，投運時間超過10年，其配套的波紋管式變壓器油枕原采用浮子式侵入液位計，運行過程中頻繁出現以下問題：
1. 測量失準頻發：浮子卡澀、呼吸管堵塞等問題導致假油位現象，年均誤告警達8次，運維人員需反復現場核驗，占用大量人力，且存在因油位異常未及時發現引發的變壓器過熱、絕緣擊穿風險。
2. 滲漏隱患突出：原有侵入式液位計需在油枕開孔安裝，密封件老化后年均出現2-3次油液滲漏，不僅造成絕緣油損耗，還需停運放油檢修，單臺變壓器每次檢修直接經濟損失超2萬元，且影響區域供電可靠性。
3. 改造難度較大：該變電站為區域核心供電節點，變壓器無法輕易停運，傳統改造方案需吊罩、開孔動火，作業安全風險高，且改造成本超過15萬元/臺，經濟性較差。
為解決上述痛點，變電站于2026年1月啟動變壓器油枕液位監測系統改造項目，最終選用外貼式超聲波油枕液位計作為升級方案。
二、產品選型與參數適配
1. 核心設備選型
結合油枕為7mm厚鋼制波紋管結構、無法動火開孔、需帶電作業的工況，最終選用M33-1M型外貼式超聲波液位計。
需求項設備參數適配情況
安裝方式非接觸外貼式，無需開孔，支架固定完全滿足，可帶電無火作業
穿透能力支持最大10mm鋼制壁穿透適配7mm油枕壁厚要求
測量精度≤±0.5%FS，分辨率1mm，重復性誤差≤±10mm滿足油位監測±0.5%誤差要求
環境適應性工作溫度-20℃~+60℃，EMC抗干擾等級符合電力行業標準適配戶外變電站強電磁、溫差大的運行環境
信號輸出支持RS485輸出，可接入變電站SCADA系統滿足遠程集中監控需求
2. 替代方案對比
方案類型改造成本運維難度安全風險使用壽命
原有浮子式液位計約3萬元/臺需每年清理浮子、更換密封件滲漏、誤告警風險高3-5年
外貼式超聲波液位計約8萬元/臺免維護，僅需每年校準1次無開孔滲漏風險，帶電作業無停運風險10年以上
三、安裝與調試實施
1. 前期準備
· 工況核驗：確認油枕無內部襯層、無氣體夾層，探頭安裝位置無內部盤管、隔板遮擋，罐壁為硬質鋼制結構，被測絕緣油動力粘度小于10mPa·S，符合測量要求。
· 工具與防護：配備水平儀、萬用表、防爆扳手，高空作業人員落實安全帶、絕緣防護裝備，作業全程保持與高壓帶電部位安全距離大于1.5m。
· 設備核驗：檢查液位計探頭無劃痕、電纜絕緣層無破損，核對量程、防爆等級與油枕介質溫度、壓力工況匹配。
2. 安裝過程
1. 點位選擇：探頭安裝于油枕底部中心位置，垂直正對液面，角度偏差控制在1°以內，遠離油液進出口等擾動區域，確保最低液位在設備20cm測量盲區內。
2. 探頭固定：采用支架安裝，探頭與油枕壁間隙小于1cm，填充耦合劑，安裝過程無動火、無開孔，全程帶電作業，單臺安裝耗時僅40分鐘。
3. 接線規范：信號電纜與動力電纜分開敷設，間距不小于50cm，屏蔽層可靠接地，接線盒密封達到IP67防水防塵標準，避免受潮短路。
3. 調試校準
1. 基礎校準：執行空罐與滿量程校準，通過軟件屏蔽油枕壁焊縫等固定障礙物的虛假回波，調整濾波參數適配液面正常波動。
2. 誤差核驗：手動調節油枕油位，對比液位計顯示值與人工核驗值，誤差控制在±1cm以內，符合電力行業監測精度要求。
3. 試運行：連續72小時監測，液位數據穩定無跳變，高/低油位告警功能觸發準確，與SCADA系統通信正常，無信號丟失現象。
四、應用效果與效益
1. 運行表現
改造后截至2026年7月，3臺液位計已穩定運行6個月，期間未出現假油位、誤告警現象，數據準確率達100%，油枕無滲漏情況發生。
· 極端工況適應性：在夏季最高氣溫41℃、冬季最低氣溫-18℃環境下，測量誤差始終≤±1cm，強電磁環境下無信號干擾問題。
· 遠程監控落地：液位數據實時上傳至變電站監控平臺，可設置油位變化速率告警，提前預判油枕泄漏、呼吸器堵塞等隱性故障，運維效率提升80%。
2. 效益分析
· 經濟效益：年均減少停運檢修2次，減少直接經濟損失超12萬元/年，液位計10年全生命周期成本較傳統方案降低35%。
· 安全效益：徹底消除開孔滲漏、浮子卡澀導致的設備故障風險，避免變壓器絕緣損壞等重大事故，區域供電可靠性提升0.2個百分點。
· 運維效益：無需定期開蓋清理、更換密封件，運維工作量減少90%，運維人員無需近距離接觸高壓設備，作業安全性顯著提升。
五、推廣價值
本案例驗證了外貼式超聲波液位計在老舊變電站變壓器改造、波紋管式油枕特殊結構場景下的高適配性，無需停運、無需開孔的安裝模式特別適用于核心供電節點、高危化工企業等變壓器不能輕易停運的場景，可廣泛推廣至110kV及以上電壓等級變電站、新能源并網升壓站、工業自備電站等領域的變壓器油枕液位監測系統升級。
