变压器片式散热器冲洗装置的研制

骆小军 巩杰 李军

【摘要】变压器散热器是变压器的重要组成部分，基本采用散热片自冷散热方式，通过增加散热片来达到冷却变压器内部设备及变压器油的效果。但是，由于缺乏专用的冲洗工具，导致片式散热器冲洗工作耗时长，且容易造成绝缘油滴溅，形成变压器油的浪费，也影响现场作业环境。本公司通过研制冲洗装置，成功解决了原有补油设备临时拼凑冲洗方式存在的问题，有效提高变压器片式散热器冲洗工作的的时间和效率，并减轻工作过程中的环境污染现象，产生显著的安全效益、经济效益和社会效益，具有很好的推广价值。

【关键词】变压器；片式散热器；冲洗装置

1、问题的提出

电网系统中，变压器是一个能量转换装置，其负载电流越大，消耗能量越多。如果不及时散热，变压器就会被烧毁。变压器散热器是变压器的重要组成部分，主要作用是冷却变压器内部设备及变压器油。

滁州供电公司所辖变电站中，变压器散热器类型多为自冷与风冷，散热器多采用片式散热器。而今后入网的变压器基本采用散热片自冷散热方式，通过增加散热片来达到冷却效果，故片式散热器数量将会逐年增加。

变压器片式散热器是由厚度为1mm的钢板波形片，借助于上下集结油管经焊接组装而成。在新变压器安装及变压器大修需将片式散热器拆除时，由于片式散热器在空气中暴露时间过长，其内部水分含量会很大。而且，运行中的片式散热器会逐渐积累油污及杂质、气体成分，影响散热效果。在此类情况下，需要进行片式散热器内部油路的冲洗后，才能安装片式散熱器。

2、现有冲洗方法在使用过程中产生的问题分析

目前，本公司主要采用补油设备临时拼凑冲洗方法开展变压器片式散热器冲洗工作。该方法耗时耗力，造成冲洗工作效率低下，主要表现在以下四方面。

2.1 数量众多，冲洗工作量大。本公司每台220kV变压器、110kV变压器分别有24组左右、14组左右片式散热器，采用补油设备临时拼凑冲洗方法，逐一冲洗每片散热器，使得新上变压器或变压器大修时冲洗工作量非常大。

2.2 天气状况影响显著。片式散热器冲洗过程中，环境温湿度需要达到相关要求，一般上午十点至下午三点之间较为适宜。这就使得冲洗工作受到天气状况的影响比较大，可能出现天气突变导致工作不得不暂停的情况，无形中增加冲洗时间和工作量。

2.3 拆装耗时且密封要求高。采用补油设备临时拼凑冲洗方法，需要频繁拆装固定法兰盘的法兰螺丝，拆装过程繁琐，耗时长。而且，冲洗过程中需要各连接部位连接紧固，才能保证片式散热器内部密封良好，工作质量要求高。

2.4 容易污染作业环境。片式散热器冲洗过程中，由于频繁拆装油管路，经常出现溅油、洒油现象，使得现场作业环境受到很大的污染，也影响到现场作业人员的身体健康状况，变相增加工作的人力资源成本。

以2014年某110kV变电站1号主变压器大修冲洗片式散热器为例。在抽完变压器油后，作业人员将片式散热器从变压器上拆除，使用闷板将片式散热器连接至变压器的油路管道封闭，放置在指定安全位置。待变压器本体大修工作结束后，需要对其14组片式散热器进行冲洗后再恢复安装。

冲洗工作开始前，作业人员首先拆除一组片式散热器的闷板，然后通过油管依次连接油罐、注油机、散热器，并将法兰盘上四颗螺丝依次紧固。

3、变压器片式散热器冲洗装置的研制分析

3.1 提出变压器片式散热器冲洗装置的初步方案。本公司采用头脑风暴法，集思广益，构思出冲洗装置的基本结构应包括以下三部分：（1）通过活动法兰与片式散热器法兰连接；（2）能够满足现场环境需求的塑料油管；（3）操作简单、便于携带且功率大的油泵。

3.2 分解和确定变压器片式散热器冲洗装置的最终方案。本公司依据便于携带、实用性强、安全可靠的原则，在深入剖析片式散热器冲洗装置原理的基础上，将冲洗装置细分为与片式散热器法兰连接、与油管连接和油泵三部分。

3.2.1 与片式散热器法兰连接部分。与片式散热器法兰连接部分，要求接口吻合，操作简单，连接牢固。为达到以上要求，我们需要测量片式散热器法兰的内直径、外部边缘的长和宽、及其厚度。待确定活动法兰尺寸大小后，需要做两个活动法兰：一个是片式散热器进油法兰，进油孔开在中间；另一个是片式散热器出油法兰，出油孔开在圆弧底部。加工的法兰夹具应能根据片式散热器法兰厚度的不同，有一定的调节裕度。为保证活动法兰的强度，应采用合适的材料进行加工，力争在保证其机械强度的基础上尽可能减轻重量。

3.2.2 与油管连接部分。为保证与活动法兰、油泵连接牢固可靠，油管可弯曲，长度足够，且具有一定的承受力，故采用内带钢丝的塑料软管。为满足现场作业环境，使连接口处无渗漏油，故采用有螺丝夹紧的小钢槽夹具。

3.2.3 油泵部分。油泵可分为稳定、便携的本体部分和安全操作部分。将油泵装在一个小推车上面，为使其工作时放置平稳，小车底部四脚采用焊接圆柱式钢条（接地面端稍尖），以便于固定小车，同时在小车后下侧边安装两个滚轮，支起小车就可以靠滚轮滚动，便于携带，操作简单。而且，应选择功率适当的油泵，使得一接通电源，开关按钮就能及时准确地切换开和关，且油泵外壳要有方便明显的接地位置。

3.3 变压器片式散热器冲洗装置的的结构分析

3.3.1 制作装置设计图。在制作变压器片式散热器冲洗装置前，针对其功能设计了装置的立体示意图（如图1所示）。

3.3.2 研制活动法兰。本次制作的是对应110kV变压器片式散热器的冲洗装置。该类型片式散热器法兰的内径为7.8cm，厚度为2cm，外部边缘是边长为15cm的正方形。

为保证冲洗过程中进油、出油无渗漏油现象，在活动法兰上以散热器法兰内径做长度1.7cm、直径7.8cm的升出圆筒，以起到固定活动法兰的作用；在活动法兰上升出圆筒外侧做内径8.6cm、外径12.5cm、厚度0.35cm的圆槽，用来放置内外径与之相同厚度0.5cm的密封垫圈；活动法兰外部边缘做成边长15cm的正方形，厚度为2cm。

活动法兰由两个法兰组成：一个为散热器进油法兰，进油孔开在中间，孔径为2.5cm（如图2）；一个为散热器出油法兰，出油孔开在底部，孔径为2.5cm（如图3）。

需要说明的是，此规格同样适用于220kV变压器片式散热器。

3.3.3 研制活动法兰固定夹具。为保证散热器法兰与活动法兰连接牢固，选用快装法兰夹具。散热器法兰厚度为2cm，此次设计的法兰夹能够达到最大夹紧度时的夹紧厚度2cm。再考虑到110kV、220kV变压器片式散热器法兰厚度差别在0.2cm之间，此法兰夹具对于0.2cm之间的差别都可以达到夹紧的要求。

3.3.4 研制油管。油管主要分为油泵进油管、油泵出油管（散热器进油管）和散热器出油管等三部分，长度取5m、10m、15m三段，工作时根据现场工作环境，确定三段油管的选取。

为满足活动法兰进油孔直径2.5cm的尺寸要求，并保证油管具备足够的韧性，选用内径2.5cm且内带钢丝的塑料软管。

为确保片式散热器冲洗时能够有效冲洗掉变压器油中的某些杂质，我们在油泵进油管的进油端口加装一个过滤网，以达到滤除杂质的效果。

3.3.5 研制连接口夹具。为使油管与油泵、活动法兰连接牢固，即将内带钢丝的塑料软油管与金属圆管连接牢固，选用螺丝夹紧的小钢槽夹具，满足了轻便、操作方便简单的特性。

3.3.6 研制油泵。油泵是此装置的主动力部分，功率要足够大；为便于携带，油泵要体积小、重量轻；而且油泵要操作简单，运行中安全可靠。综合上述要求，选用功率为550W、电压为交流220V的单相油泵。

3.3.7 组装油泵小车。为使油泵在工作时保持平稳，我们在小车底部四脚焊接圆柱式钢条（接地面端稍尖），便于固定小车。为达到小车移动方便的效果，我们在小车后下侧边安装两个滚轮，在后边焊接一个高0.73m的推把，下压推把、支起小车就可以靠滚轮移动小车。最终的组装图见下图9。

3.4 变压器片式散热器冲洗装置的运用分析。变压器片式散热器属于变电站现场高压设备，不宜频繁冲洗，故我们对废旧变压器片式散热器开展模拟操作（包含油管的分类选取与连接、油泵的试验等过程），以测试冲洗装置的使用效果。同时，借某110kV新建变电站主变安装的契机，使用冲洗装置对其14组片式散热器进行冲洗，发现冲洗工作时间由原来的7个小时（分两天完成）缩短为4.2个小时（一天完成），平均每组片式散热器的冲洗时间由30分钟降低为18分钟。而且，冲洗装置便于携带，组装过程快捷高效，安装后结构稳定、操作简单，有效减少现场的漏油现场，显著提升冲洗工作的安全简便性。

4、变压器片式散热器冲洗装置使用后的效益分析

变压器片式散热器内部油路冲洗装置的使用，可以产生以下三方面的效益。

4.1 安全效益。变压器片式散热器冲洗装置的应用，可以节约40%的现场作业时间，减少高、低压触电与机械伤害的风险，减少油管拆卸过程中绝缘油溅滴的概率，有效保障现场工作环境清洁和冲洗过程中作业人员的人身安全。

4.2 经济效益。依据试验数据的结果推测，按照每年完成4次冲洗工作计算，冲洗装置的使用将带来以下收益。

4.2.1 物資节约。使用冲洗装置代替原压力式滤油机后，全年4次冲洗工作过程中，至少可以节省2吨变压器油。按照变压器油价20元每千克算，每年直接节省40000元。

4.2.2 时间节约。使用冲洗装置后，使每台变压器每次冲洗工作的时间从7小时降低至4.2小时，每次节约2.8小时，合计168分钟，每年可节约672分钟。

4.2.3 成本节约。使用冲洗装置后，每台变压器片式散热器冲洗时间由2天减少为1天，至少可以节省1台工程车、3名作业人员、1台吊车及2名指挥。按吊车800元一台班、工程车400元一台班、作业人员200元一天工程款计算，每台变压器每次可以节省8800元。

4.3 社会效益。（1）使用冲洗装置后，通过注意冲洗过程中几个拆接油管路的环节，就可以较好地控制洒油溅油现象，显著减少现场作业过程中环境污染的程度。（2）冲洗装置的使用，节约主变安装和检修过程中的停电时间，无形中增强变电站的供电可靠性，有效保障电力客户的持续用电，有利于树立公司的良好社会形象。

5、结论

本文通过研制活动法兰（包括散热器进油、出油法兰）、夹紧厚度2cm的活动法兰固定夹具、内径2.5cm且内带钢丝的塑料软管、螺丝夹紧的小钢槽连接口夹具，选用功率为550W、电压为交流220V的单相油泵，并组装在油泵小车上，形成变压器片式散热器冲洗装置。该冲洗装置的使用，使得每组片式散热器的冲洗时间仅需18分钟，且运行安全可靠，操作简单。同时，还可以产生安全效益，带来经济效益（包括物资节约、时间节约和成本节约），形成社会效益。

参考文献：

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