变压器散热器自动冲洗降温装置的研究与应用

林铖宇++王莺++张晓刚++张军达++郑则诚++尚将++吴洪敏++何雨洋++陈家颀++王统

摘 要：鉴于目前现场水冲工作存在的缺陷与问题，我们设计出高灵敏度、快速响应的XZ二维同步带侧立结构直线驱动模组，选择安装半径最小、冲洗覆盖面积最大的十字交叉冲洗方法，实现了变压器散热器自动冲洗降温工作由人工向机械化的转变，而且保证了在带电冲洗作业中的安全，消除了设备安全隐患，节省了人力成本。

关键词：变压器 散热器 自动冲洗 降温

中图分类号：TM41 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）10（a）-0102-02

目前，常见变压器散热方式主要包括：自冷、风冷、强油循环风冷、强油循环水冷等。XX公司所辖变压器670台，其中，采用强油循环风冷散热方式共420台，占总数的62.3%。强油循环风冷散热方式变压器冷却器的冷却管带有较密集的鳞片，鳞片间的空隙较小，较容易被杂物和污秽堵塞，导致变压器散热效果不良，尤其在夏季高温季节，致使变压器温度直线上升。

1 现状分析

根据中华人民共和国电力行业标准《高压电气设备绝缘技术监督规程》变压器6℃热劣化规则：变压器在超过温升限值的情况下长期运行，每升高6℃变压器的使用寿命缩短一半。因此，每年夏季需要对变压器冷却器进行冲洗，确保变压器上层油温不超过85℃。变压器的冲洗工作至少需要3人耗时2h，费时费力。并且，工作人员需要克服现场高温酷暑和大量飞尘的恶劣环境，对人员工作量和身体素质提出了严峻的要求。目前，冷却器的冲洗主要采用高压水枪进行喷洗。即利用压力泵将高压蒸馏水打入喷枪内，然后由工作人员操作对冷却器散热管進行清洗。冲洗过程中，若喷溅的水珠溅落到带电设备上，将引起设备闪络，严重威胁工作人员的人身安全。

综合目前现场水冲工作存在的缺陷与问题，班组亟需一种自动化的智能机械装置来进行变压器冷却器的自动清洗，以代替传统的人力劳动。

2 设计方案

2.1 装置构成

该装置主要由：二维同步带侧立结构直线驱动模组、步进电机控制器（二轴控制器）、直流高压水泵、动力电池、逆变器组成。该装置通过高压冲喷头将散热器鳞片缝隙间污垢冲出，达到清洗散热器，恢复散热器散热效率的目的。装置如图1所示。

2.2 冲洗方案

冲洗方案有扇形冲洗法、十字交叉法和H形冲洗法3种，经过反复试验对比，发现：扇形冲洗方式覆盖面积直方图呈现右偏型，主要分布范围是82.2%～85.2%；模拟过程中，对装置的安装半径进行测量可达1.75m。另外，由于移动杆只有一个固定点，导致装置运行过程中稳定性不强。H形冲洗方式覆盖面积直方图呈现右偏型，主要分布范围是91.2%～94.2%，冲洗死角主要出现在散热器上、下两端；模拟过程中，装置稳定性较高，但是装置所需材料多，重量大，安装半径可达3m。十字交叉冲洗方式覆盖面积呈正常型分布，覆盖面积主要集中在94.0%～94.5%之间，冲洗死角主要出现在水平固定导轨正下方；模拟过程中，装置稳定性相对较高。

冲洗方案最终选择安装半径最小、冲洗覆盖面积最大的十字交叉冲洗方法（图2）。

3 应用效果

经试验，该装置不但实现了由人工向机械化的转变，而且保证了在带电冲洗作业中的安全，消除了设备安全隐患，节省了人力成本，保障工作人员的身体健康，提高工作效率（图3）。

4 效益分析

4.1 社会效益

该装置通过控制箱内的控制电路，对装置运行轨道进行时间节点和位置节点设置，可实现上下左右前后六向单独控制和预设轨迹控制。通过纵向导轨两端的高压水冲喷头对散热器鳞片缝隙间污垢冲出，达到清洗散热器，恢复散热器散热效率的目的。填补了机械自动化进行变压器冷却器自动冲洗装置研发的空白。

4.2 经济效益

经过实际操作并统计数据得出，该成果冲洗一台220kV变压器仅需30min左右，节省了大量的时间，提高了工作效率。变压器冷却器智能冲洗装置不但实现了由人工向机械化的转变，而且保证了在带电冲洗作业中的安全，消除了设备安全隐患，节省了人力成本，保障了工作人员的身体健康，提高了工作效率。在应用阶段，单次水冲工作中自动冲洗装置可比人工作业节约很多资金，如果长期推广使用，将具有较大的经济效益。本设计操作简单，工程量小，具有详细的使用说明和操作标准，易于业内推广。

5 结语

本项目设计的降温装置用于变电站中，自动冲洗电力变压器强迫油循环的风冷系统。变压器冷却器自动冲洗装置由横向、纵向导轨、喷嘴、电机、控制系统组成。水冲每片散热片的时间小于30min/片，实现自动化机械冲洗，无人化作业。

参考文献

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