變壓器油溫測量中的磁吸型輔助保護裝置研究

劉 偉，勞文超，鄧麗絲

（廣東電網有限責任公司清遠供電局，廣東 清遠 511500）

0 引言

變壓器運行過程中須實時監測油溫參數，分析油溫變化情況，確認是否存在油溫異常情況并檢查消缺。一般油溫測量過程中主要通過溫度計探頭或溫度傳感器實現，其裝置簡單，易于操作，但易受環境影響，造成表計不靈敏、讀數不準確等問題，在油溫監測過程中應全面重視。尤其是在惡劣環境下，積塵積潮、降雨降雪和大風暴曬均可能影響現場表計性能，嚴重時甚至造成表計損毀，應進一步加強其現場防護，增強油溫讀數的準確性、有效性和可靠性[1]。

目前，變電站現場對于油溫表計數器和油面溫度計探頭的保護都只依靠原廠出廠的外殼，并沒有另外對其進行保護。油面溫度計探頭采用螺旋的連接方式，常年受到雨水侵襲，影響探頭傳感器數據的準確性。

基于以上問題，本文研究一種磁吸型保護裝置，可適配不同型號的油溫表尺寸和安裝方式，做到對其保護又不影響正常的巡檢試驗工作的展開。

1 需求分析

針對變壓器油溫測量時現場表計的典型問題，在磁吸型輔助保護裝置設計時應充分考慮適用性和經濟性。

適用性。磁吸型輔助保護裝置應滿足現場表計環境保護的各項要求，可通過選用新型材料和調整防護模式，有效防治緩解戶外油溫計數器顯示窗口老化、積污而無法看清顯示數值的問題[2]，一方面方便巡檢人員隨時查看狀態，另一方面減少對其人工清潔工作量，減少工作時長。

經濟性。磁吸型輔助保護裝置應滿足成本低廉、大范圍應用的需求，可通過較為簡單的裝置適用不同現場安裝條件的固定結構，滿足不同廠家的油溫表尺寸，最大限度減少經濟成本和人工成本投入[3]。該裝置要易于攜帶、易于安裝、易于操作，可以做到一次安裝不用維護，實現低成本維護。

2 技術方案

2.1 設計方案

材料選擇。金屬材料易購，但成本較高，在現場使用過程中易腐蝕生銹，實用效果并不理想；塑料材料易購，但硬度不達標，在暴曬、暴雨、暴雪等天氣影響下易老化、開裂，性能也不滿足本次設計要求；輕質防腐蝕材料是一種高強度高性能復合材料，其強度大、質量小、抗腐蝕性強、耐受度高，可滿足極端天氣下的各項防護指標。

故變壓器油溫測量中的磁吸型輔助保護裝置主體選用輕質防腐蝕材料，在控制裝置本身質量和提升表計環境保護效果的前提下，盡可能降低成本投入，兼顧適用指標和經濟指標。

結構選型。一般表計環境保護主要通過防護網或防護罩實現，其結構較為簡單，易于安裝，但防護效果并不理想；保護箱能夠對表計進行360°無死角防塵，但現在大多使用的是金屬箱，結構較為笨重，安裝時固定費時費力，實用效果欠佳。

故變壓器油溫測量中的磁吸型輔助保護裝置選用箱式保護結構，根據現場表計安裝情況，設置可拆卸式箱體結構，針對不同作業場景組合成不同規格尺寸的保護罩[4]。同時，為了便于固定，在箱體外部可設置適用于各個場景的磁吸型裝置。該磁吸型連接件可設置成螺栓結構或插件結構，既可以通過磁吸件吸附在金屬儀表外殼上，又可以通過螺栓或插件連接在非金屬件上，滿足現場表計多場景保護需求。

2.2 裝置設計

如圖1所示，本次設計的磁吸型保護裝置主體為可拆卸箱式結構，由輕質防腐蝕材料制成，外表光滑涂黑漆，實現雙重防護；裝置底部采用磁吸設計，能提供強力的固定能力，通過技術模擬測試現場風力與裝置底座磁力的安全值。

圖1 變壓器油溫測量中的磁吸型輔助保護裝置

箱體結構。磁吸型輔助保護裝置包括箱體外殼、固定于箱體外殼下的磁吸裝置和固定于箱體外殼的連接件[5]。

磁吸型輔助保護裝置的正門端面與箱體外殼側壁上端位置鉸接相連，中間設置彈簧件，可用于正門的自動開合，便于打開箱體觀察儀表讀數或進行儀表檢修；箱體外殼側壁上設置連接件，可與儀表中的非金屬件直接連接或栓接；箱體外殼下部為四角磁吸裝置，采用高強度磁鐵，按照設計要求可直接手動加裝或拆卸，必要時還可對磁鐵位置和磁鐵角度進行調整。

整個箱體均為可拆卸結構，底部磁吸裝置也支持可拆卸方式，能夠根據不同油溫表的尺寸進行結構調整或裝置調整，設計適用不同現場安裝條件的固定結構。如部分表計在室內安裝，積水積潮現象并不明顯，也不存在典型的揚塵積塵問題，只是容易出現墜物砸損或操作磕碰。因此，磁吸型保護裝置組裝過程中可不帶正門和底座，簡化箱體結構，調整磁吸位置，形成側吸式防護罩，如圖2所示。

圖2 簡化后的側吸式防護罩

磁吸計算。按照磁鐵吸附力與磁鐵材質之間的關系，一般其吸附力與磁鐵總質量成正比，即：

本次設計的磁吸型輔助保護裝置主要將磁吸裝置設置在底部或側部。當設置在底部時，磁吸裝置豎直方向上受力與裝置質量相等，由地面支撐；水平方向上應盡量小于現場磕碰、運動等產生的推力。因此，可選用20 mm × 5 mm的N35釹磁鐵即可，其可吸附7.065 kg的物件，吸附力F為69.237 N。

當裝置設置在側部時，磁吸裝置豎直方向上受力與裝置質量相等，由磁吸裝置支撐；水平方向上受力由儀表外殼支撐，總體受力較小，20 mm × 5 mm的N35釹磁鐵也可滿足該場景使用要求。

故本次磁吸裝置選用20 mm × 5 mm的N35釹磁鐵，設計過程中為進一步提升安全性、可靠性和穩定性，裝置共設置4或6支磁吸件。

輔助裝置。本次設計的磁吸型輔助保護裝置箱體內部上下兩側分別嵌固散熱網，用于增強儀表的散熱效果。箱體外殼正面鉸接固定有箱門，箱門的外側面上固定有把手。

3 應用分析

3.1 效果評估

本次設計的磁吸型輔助保護裝置不僅能夠有效防治緩解戶外油溫計數器顯示窗口老化、積污而無法看清顯示數值的問題，還能夠利用磁吸裝置增強固定效果，保證裝置穩定示數，且安裝操作簡單，成本投入較小，適用范圍較為廣泛。

將磁吸型輔助保護裝置投入使用后，能有效防止雨水或揚塵沿著箱門與箱體之間的縫隙滲透到表計內部，更好地保護測溫元件，減少安全風險。同時，箱體外部涂抹絕緣漆，防水耐腐蝕，在長期的戶外暴露情況下能有效應對日照與雨水侵襲，綜合性能良好[6]。

3.2 性能優化

為進一步提升磁吸型輔助保護裝置的實用效果，在設計過程中可以增加箱體的伸縮件，包括伸縮外桿、伸縮內桿以及鎖緊螺栓[7]。由伸縮件調整箱體的固定位置和固定效果，使其能夠更好地套籠現場表計。該伸縮外桿的一端與箱體面板鉸接固定，伸縮外桿的另一端上設有供伸縮內桿一端活動伸入的內凹滑腔，伸縮外桿的外側壁上設有連通內凹滑腔且供鎖緊螺栓伸入的避讓孔，伸縮內桿的另一端與箱體外殼可拆卸連接，伸縮內桿于伸入內凹滑腔的桿段上設有若干沿伸縮內桿長度方向間距分布的鎖緊孔，鎖緊孔與鎖緊螺栓螺紋配合。在使用過程中可通過調整伸縮桿的情況使箱體處于合適的尺寸，使箱體滿足不同場景、不同規格的儀表保護。

同時，磁吸型輔助保護裝置外部還可涂抹保護劑，利用保護劑降低積塵附著[8]。如使用納米氧化物用偶聯劑與表面活性劑改性，提高納米粒子的親油性與表面活性，大大降低氧化物表面的羥基數，使得顆粒間的氫鍵作用減弱，減少顆粒團聚現象，使其更容易在有機物中分散，達到更好的積塵積水揮發效果。