變壓器片式散熱器沖洗裝置的研制

駱小軍 鞏杰 李軍

【摘要】變壓器散熱器是變壓器的重要組成部分，基本采用散熱片自冷散熱方式，通過增加散熱片來達到冷卻變壓器內部設備及變壓器油的效果。但是，由于缺乏專用的沖洗工具，導致片式散熱器沖洗工作耗時長，且容易造成絕緣油滴濺，形成變壓器油的浪費，也影響現場作業環境。本公司通過研制沖洗裝置，成功解決了原有補油設備臨時拼湊沖洗方式存在的問題，有效提高變壓器片式散熱器沖洗工作的的時間和效率，并減輕工作過程中的環境污染現象，產生顯著的安全效益、經濟效益和社會效益，具有很好的推廣價值。

【關鍵詞】變壓器；片式散熱器；沖洗裝置

1、問題的提出

電網系統中，變壓器是一個能量轉換裝置，其負載電流越大，消耗能量越多。如果不及時散熱，變壓器就會被燒毀。變壓器散熱器是變壓器的重要組成部分，主要作用是冷卻變壓器內部設備及變壓器油。

滁州供電公司所轄變電站中，變壓器散熱器類型多為自冷與風冷，散熱器多采用片式散熱器。而今后入網的變壓器基本采用散熱片自冷散熱方式，通過增加散熱片來達到冷卻效果，故片式散熱器數量將會逐年增加。

變壓器片式散熱器是由厚度為1mm的鋼板波形片，借助于上下集結油管經焊接組裝而成。在新變壓器安裝及變壓器大修需將片式散熱器拆除時，由于片式散熱器在空氣中暴露時間過長，其內部水分含量會很大。而且，運行中的片式散熱器會逐漸積累油污及雜質、氣體成分，影響散熱效果。在此類情況下，需要進行片式散熱器內部油路的沖洗后，才能安裝片式散熱器。

2、現有沖洗方法在使用過程中產生的問題分析

目前，本公司主要采用補油設備臨時拼湊沖洗方法開展變壓器片式散熱器沖洗工作。該方法耗時耗力，造成沖洗工作效率低下，主要表現在以下四方面。

2.1 數量眾多，沖洗工作量大。本公司每臺220kV變壓器、110kV變壓器分別有24組左右、14組左右片式散熱器，采用補油設備臨時拼湊沖洗方法，逐一沖洗每片散熱器，使得新上變壓器或變壓器大修時沖洗工作量非常大。

2.2 天氣狀況影響顯著。片式散熱器沖洗過程中，環境溫濕度需要達到相關要求，一般上午十點至下午三點之間較為適宜。這就使得沖洗工作受到天氣狀況的影響比較大，可能出現天氣突變導致工作不得不暫停的情況，無形中增加沖洗時間和工作量。

2.3 拆裝耗時且密封要求高。采用補油設備臨時拼湊沖洗方法，需要頻繁拆裝固定法蘭盤的法蘭螺絲，拆裝過程繁瑣，耗時長。而且，沖洗過程中需要各連接部位連接緊固，才能保證片式散熱器內部密封良好，工作質量要求高。

2.4 容易污染作業環境。片式散熱器沖洗過程中，由于頻繁拆裝油管路，經常出現濺油、灑油現象，使得現場作業環境受到很大的污染，也影響到現場作業人員的身體健康狀況，變相增加工作的人力資源成本。

以2014年某110kV變電站1號主變壓器大修沖洗片式散熱器為例。在抽完變壓器油后，作業人員將片式散熱器從變壓器上拆除，使用悶板將片式散熱器連接至變壓器的油路管道封閉，放置在指定安全位置。待變壓器本體大修工作結束后，需要對其14組片式散熱器進行沖洗后再恢復安裝。

沖洗工作開始前，作業人員首先拆除一組片式散熱器的悶板，然后通過油管依次連接油罐、注油機、散熱器，并將法蘭盤上四顆螺絲依次緊固。

3、變壓器片式散熱器沖洗裝置的研制分析

3.1 提出變壓器片式散熱器沖洗裝置的初步方案。本公司采用頭腦風暴法，集思廣益，構思出沖洗裝置的基本結構應包括以下三部分：（1）通過活動法蘭與片式散熱器法蘭連接；（2）能夠滿足現場環境需求的塑料油管；（3）操作簡單、便于攜帶且功率大的油泵。

3.2 分解和確定變壓器片式散熱器沖洗裝置的最終方案。本公司依據便于攜帶、實用性強、安全可靠的原則，在深入剖析片式散熱器沖洗裝置原理的基礎上，將沖洗裝置細分為與片式散熱器法蘭連接、與油管連接和油泵三部分。

3.2.1 與片式散熱器法蘭連接部分。與片式散熱器法蘭連接部分，要求接口吻合，操作簡單，連接牢固。為達到以上要求，我們需要測量片式散熱器法蘭的內直徑、外部邊緣的長和寬、及其厚度。待確定活動法蘭尺寸大小后，需要做兩個活動法蘭：一個是片式散熱器進油法蘭，進油孔開在中間；另一個是片式散熱器出油法蘭，出油孔開在圓弧底部。加工的法蘭夾具應能根據片式散熱器法蘭厚度的不同，有一定的調節裕度。為保證活動法蘭的強度，應采用合適的材料進行加工，力爭在保證其機械強度的基礎上盡可能減輕重量。

3.2.2 與油管連接部分。為保證與活動法蘭、油泵連接牢固可靠，油管可彎曲，長度足夠，且具有一定的承受力，故采用內帶鋼絲的塑料軟管。為滿足現場作業環境，使連接口處無滲漏油，故采用有螺絲夾緊的小鋼槽夾具。

3.2.3 油泵部分。油泵可分為穩定、便攜的本體部分和安全操作部分。將油泵裝在一個小推車上面，為使其工作時放置平穩，小車底部四腳采用焊接圓柱式鋼條（接地面端稍尖），以便于固定小車，同時在小車后下側邊安裝兩個滾輪，支起小車就可以靠滾輪滾動，便于攜帶，操作簡單。而且，應選擇功率適當的油泵，使得一接通電源，開關按鈕就能及時準確地切換開和關，且油泵外殼要有方便明顯的接地位置。

3.3 變壓器片式散熱器沖洗裝置的的結構分析

3.3.1 制作裝置設計圖。在制作變壓器片式散熱器沖洗裝置前，針對其功能設計了裝置的立體示意圖（如圖1所示）。

3.3.2 研制活動法蘭。本次制作的是對應110kV變壓器片式散熱器的沖洗裝置。該類型片式散熱器法蘭的內徑為7.8cm，厚度為2cm，外部邊緣是邊長為15cm的正方形。

為保證沖洗過程中進油、出油無滲漏油現象，在活動法蘭上以散熱器法蘭內徑做長度1.7cm、直徑7.8cm的升出圓筒，以起到固定活動法蘭的作用；在活動法蘭上升出圓筒外側做內徑8.6cm、外徑12.5cm、厚度0.35cm的圓槽，用來放置內外徑與之相同厚度0.5cm的密封墊圈；活動法蘭外部邊緣做成邊長15cm的正方形，厚度為2cm。

活動法蘭由兩個法蘭組成：一個為散熱器進油法蘭，進油孔開在中間，孔徑為2.5cm（如圖2）；一個為散熱器出油法蘭，出油孔開在底部，孔徑為2.5cm（如圖3）。

需要說明的是，此規格同樣適用于220kV變壓器片式散熱器。

3.3.3 研制活動法蘭固定夾具。為保證散熱器法蘭與活動法蘭連接牢固，選用快裝法蘭夾具。散熱器法蘭厚度為2cm，此次設計的法蘭夾能夠達到最大夾緊度時的夾緊厚度2cm。再考慮到110kV、220kV變壓器片式散熱器法蘭厚度差別在0.2cm之間，此法蘭夾具對于0.2cm之間的差別都可以達到夾緊的要求。

3.3.4 研制油管。油管主要分為油泵進油管、油泵出油管（散熱器進油管）和散熱器出油管等三部分，長度取5m、10m、15m三段，工作時根據現場工作環境，確定三段油管的選取。

為滿足活動法蘭進油孔直徑2.5cm的尺寸要求，并保證油管具備足夠的韌性，選用內徑2.5cm且內帶鋼絲的塑料軟管。

為確保片式散熱器沖洗時能夠有效沖洗掉變壓器油中的某些雜質，我們在油泵進油管的進油端口加裝一個過濾網，以達到濾除雜質的效果。

3.3.5 研制連接口夾具。為使油管與油泵、活動法蘭連接牢固，即將內帶鋼絲的塑料軟油管與金屬圓管連接牢固，選用螺絲夾緊的小鋼槽夾具，滿足了輕便、操作方便簡單的特性。

3.3.6 研制油泵。油泵是此裝置的主動力部分，功率要足夠大；為便于攜帶，油泵要體積小、重量輕；而且油泵要操作簡單，運行中安全可靠。綜合上述要求，選用功率為550W、電壓為交流220V的單相油泵。

3.3.7 組裝油泵小車。為使油泵在工作時保持平穩，我們在小車底部四腳焊接圓柱式鋼條（接地面端稍尖），便于固定小車。為達到小車移動方便的效果，我們在小車后下側邊安裝兩個滾輪，在后邊焊接一個高0.73m的推把，下壓推把、支起小車就可以靠滾輪移動小車。最終的組裝圖見下圖9。

3.4 變壓器片式散熱器沖洗裝置的運用分析。變壓器片式散熱器屬于變電站現場高壓設備，不宜頻繁沖洗，故我們對廢舊變壓器片式散熱器開展模擬操作（包含油管的分類選取與連接、油泵的試驗等過程），以測試沖洗裝置的使用效果。同時，借某110kV新建變電站主變安裝的契機，使用沖洗裝置對其14組片式散熱器進行沖洗，發現沖洗工作時間由原來的7個小時（分兩天完成）縮短為4.2個小時（一天完成），平均每組片式散熱器的沖洗時間由30分鐘降低為18分鐘。而且，沖洗裝置便于攜帶，組裝過程快捷高效，安裝后結構穩定、操作簡單，有效減少現場的漏油現場，顯著提升沖洗工作的安全簡便性。

4、變壓器片式散熱器沖洗裝置使用后的效益分析

變壓器片式散熱器內部油路沖洗裝置的使用，可以產生以下三方面的效益。

4.1 安全效益。變壓器片式散熱器沖洗裝置的應用，可以節約40%的現場作業時間，減少高、低壓觸電與機械傷害的風險，減少油管拆卸過程中絕緣油濺滴的概率，有效保障現場工作環境清潔和沖洗過程中作業人員的人身安全。

4.2 經濟效益。依據試驗數據的結果推測，按照每年完成4次沖洗工作計算，沖洗裝置的使用將帶來以下收益。

4.2.1 物資節約。使用沖洗裝置代替原壓力式濾油機后，全年4次沖洗工作過程中，至少可以節省2噸變壓器油。按照變壓器油價20元每千克算，每年直接節省40000元。

4.2.2 時間節約。使用沖洗裝置后，使每臺變壓器每次沖洗工作的時間從7小時降低至4.2小時，每次節約2.8小時，合計168分鐘，每年可節約672分鐘。

4.2.3 成本節約。使用沖洗裝置后，每臺變壓器片式散熱器沖洗時間由2天減少為1天，至少可以節省1臺工程車、3名作業人員、1臺吊車及2名指揮。按吊車800元一臺班、工程車400元一臺班、作業人員200元一天工程款計算，每臺變壓器每次可以節省8800元。

4.3 社會效益。（1）使用沖洗裝置后，通過注意沖洗過程中幾個拆接油管路的環節，就可以較好地控制灑油濺油現象，顯著減少現場作業過程中環境污染的程度。（2）沖洗裝置的使用，節約主變安裝和檢修過程中的停電時間，無形中增強變電站的供電可靠性，有效保障電力客戶的持續用電，有利于樹立公司的良好社會形象。

5、結論

本文通過研制活動法蘭（包括散熱器進油、出油法蘭）、夾緊厚度2cm的活動法蘭固定夾具、內徑2.5cm且內帶鋼絲的塑料軟管、螺絲夾緊的小鋼槽連接口夾具，選用功率為550W、電壓為交流220V的單相油泵，并組裝在油泵小車上，形成變壓器片式散熱器沖洗裝置。該沖洗裝置的使用，使得每組片式散熱器的沖洗時間僅需18分鐘，且運行安全可靠，操作簡單。同時，還可以產生安全效益，帶來經濟效益（包括物資節約、時間節約和成本節約），形成社會效益。

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