一種變壓器呼吸器維護工具的研制及應用

鄭炯光，吳梓陽，韓豐收，羅梓聰，李良創，邱冠英

(中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司廣州局，廣東 廣州 510000)

1 變壓器呼吸器的組成和作用

變壓器呼吸器又稱變壓器吸濕器，是裝有變色硅膠等吸濕材料的容器，起到濾除外部空氣中的水分及雜質的作用，防止其進入變壓器油枕膠囊中，主要由多節玻璃罩罐和油封杯組成，通過蝶形螺母緊固在連接油枕的管道上。變壓器呼吸器安裝在油枕與空氣連通的管道末端，當變壓器溫度升高時，油箱內油會相應膨脹，導致油枕內油位升高，膠囊內的部分氣體經呼吸器排出；當變壓器溫度下降時，油箱內油體積收縮，油枕內油位相應的下降，外部空氣經呼吸器進入膠囊內。由于呼吸器一般暴露于室外，運行環境惡劣，經過長時間運行，硅膠會潮解變色，因此需要定期對呼吸器內的硅膠進行更換處理。

2 變電(換流)站變壓器呼吸器維護難點

在對變壓器呼吸器進行維護更換的過程中發現存在兩個難點:①在拆裝呼吸器中某節硅膠已變色的玻璃罩罐時，現場大多利用扳手、鉗子等工具擰開蝶形螺母，但受所處空間狹窄限制，使玻璃罩罐回裝緊固時無法正常使力，容易造成因玻璃罩罐回裝時緊固不牢，水氣直接從回裝處進入呼吸器和變壓器油枕內部。②變壓器本體呼吸器重達60 kg，離地面2 m多，拆裝時工作人員站在變壓器巡檢通道上，巡檢通道可供站立的空間狹小，且距離地面1.5 m左右，現場更換本體呼吸器時，普遍使用方法為先使用繩索懸吊呼吸器，蝶形螺母拆除后再慢慢下放至巡檢通道上，更換過程無可靠穩定方式固定，且至少需要3～4個人配合，存在人員受傷和設備損壞的風險。因此，通過研制一套適用變壓器呼吸器維護的專用工具，能夠切實提高現場作業的安全性和效率。

3 變壓器維護專用工具設計

3.1 技術要求

針對上述問題，變壓器呼吸器更換專用裝拆工具必須符合安全、可靠、實用、高效率的基本條件，應滿足以下技術要求。

1)工具必須安全可靠。使用過程中必須保證工作人員的人身安全，且對設備無損傷。

2)高效實用。能減輕工作人員的勞動強度，減少操作時間，提高作業效率。

3)針對性強、可操作性高。工具能有效解決更換變壓器呼吸器時的各個難點，且滿足可重復使用的作業要求。

4)拆除蝶形螺母的工具所使用的電機滿足扭矩要求，且不受狹窄作業環境限制，電源環保，可循環利用，續航能力強，能滿足裝拆多個呼吸器節的基本要求。

3.2 設計方向

針對目前存在的問題及工具技術要求，勘查了多個變電站的變壓器呼吸器關鍵參數，結合數控機床技術，研制出一套適用于變壓器呼吸器維護的專用裝拆工具，該整套工具由兩部分組成：一是呼吸器蝶形螺母拆緊工具；二是呼吸器玻璃罩罐移動專用工具。這兩套工具的組合使用解決了呼吸器拆裝過程遇到的難題。

3.2.1 呼吸器蝶形螺母拆緊工具

變壓器呼吸器蝶形螺母拆緊工具主要組成部分包括電轉、調向按鈕、連接頭、連接桿和套頭，如圖1所示。

圖1 呼吸器蝶形螺母緊固工具

電轉:產生扭矩力，本工具采用的電轉使用了正反轉兩用的電機，只需要調節調向按鈕，便可輕易實現正轉與反轉的切換，從而改變轉動方向，實現對呼吸器蝶形螺母的拆緊功能。

連接頭:電轉與連接桿連接的中間工具，可獨立拆裝，同時在無需使用到連接桿的作業環境中可用連接頭把電轉與套頭直接連接，使得操作更為簡易。

連接桿:連接桿使得套頭可以伸縮到狹小的空間作業，除了與連接頭和套頭的連接處外，連接桿使用碳素鋼材質制造，可以在使用過程中根據現場環境進行彎曲，從而保證工具可用于比較狹窄的內部環境。

套頭:專門為套住變壓器呼吸器蝶形螺母而設計，采用不銹鋼材質，在實地勘察中發現，呼吸器蝶形螺母形狀相同，但是尺寸在不同的位置有差別，套頭專門制作為大部分蝶形螺母通用，具有普適的適用性。

3.2.2 呼吸器玻璃罩罐移動專用工具

呼吸器玻璃罩罐移動專用工具主要由以下部分組成:頂部固定支架、螺紋支撐連桿、呼吸器托架和底部支架，如圖2所示。

圖2 呼吸器玻璃罩罐移動專用工具

頂部固定支架:主要作用為固定工具本體，主要部件為可以打開的圓形固定扣子，扣子可以根據柱子的尺寸調節大小，通過擰緊其自身的螺母達到緊固作用。

螺紋連桿:是帶有螺紋的長條形連桿，主要作用為連接專用工具的各個部件，同時作為支撐的主體結構。

呼吸器托架:呼吸器托架中的圓形套件通過托架拉桿連接，可一分為二，套住呼吸器玻璃罩罐后又通過托架拉桿恢復連接，此時托架拉桿往外拉即可取出呼吸器玻璃罩罐，然后通過轉動其下方的調節器，讓已經托住呼吸器玻璃罩罐的呼吸器托架移動到合適的位置。

底座支撐:主要是用于保持住整套工具的穩定性，其下方左右兩邊各有2個螺母，可將其固定在變壓器呼吸器最下方處。

3.3 工具創新點

呼吸器蝶形螺母拆緊工具主要作用是能夠伸縮到狹小的空間內對變壓器呼吸器蝶形螺母進行緊固和固定。主要利用電轉轉動時產生的扭矩力通過連接桿傳動到套頭上，進而實現對變壓器呼吸器蝶形螺母進行拆下或者緊固。為了適應變壓器呼吸器所處狹窄的作業環境，連接桿使用了碳素鋼材質制造，可以根據現場使用環境進行一定程度彎曲，實現了在有限的作業空間省力方便拆除蝶形螺母的目標。

呼吸器玻璃罩罐移動專用工具使用后可以實現單人移動呼吸器玻璃罩罐，首先將專用工具固定在變壓器呼吸器管道上，同時下方固定住，當螺栓拆除完畢后，直接手動取出變色的呼吸器節并通過調節器轉移到下方。這兩套工具的組合使用完全解決了呼吸器拆裝時所遇到的各個難題。

3.4 現場應用情況

工具研制成功后，投入換流站現場應用，收到了良好的效果。運行人員對需要更換硅膠的變壓器呼吸器進行了分組試驗，同時采用傳統方法與新工具進行了4組呼吸器硅膠更換，經過統計分析對比，計算出每組呼吸器硅膠更換時間，得出使用工具前后的時間對比列表，如表1所示。

表1 使用工具前后的時間和人數對比列表

對比分析試驗結果表明:使用成套變壓器(變壓器)呼吸器更換專用套件后，整體作業時間從45 min減至27 min，作業時間大幅減少，作業效率提高了[(45×2-27)/45]×100%≈140%。

3.5 產生效益

1)安全效益:專用工具的使用，快速有效地解決了更換變色的呼吸器硅膠時費時費力的關鍵問題。使用工具后作業時間大大縮短和人員數量減少一半，提高了作業效率，降低了運行人員的作業強度。

2)經濟效益:有效減少了運維人員處理呼吸器變色的時間和人數，保證呼吸器在拆除過程中無脫落損壞的風險，減少變壓器內部受潮導致非計劃停運的可能性，帶來的經濟效益可觀。同時，工具可循環利用，長期使用，經濟實用。

4 結語

該套適用變壓器呼吸器維護的專用工具在生產現場中安全可靠、高效實用，大大縮短了呼吸器維護時間，降低了維護人員勞動強度，對于提高電力企業的生產效率具有重要意義。