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(dá)到冷卻變壓器內(nèi)部設(shè)備及變壓器油的效果。但是，由于缺乏專用的沖洗工具，導(dǎo)致片式散熱器沖洗工作耗時(shí)長(zhǎng)，且容易造成絕緣油滴濺，形成變壓器油的浪費(fèi)，也影響現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境。本公司通過研制沖洗裝置，成功解決了原有補(bǔ)油設(shè)備臨時(shí)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(shí)間和效率，并減輕工作過程中的環(huán)境污染現(xiàn)象，產(chǎn)生顯著的安全效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，具有很好的推廣價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】變壓器；片式散熱器；沖洗裝置

1、問題的提出

電網(wǎng)系統(tǒng)中，變壓器是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換裝置，其負(fù)載電流越大，消耗能量越多。如果不及時(shí)散熱，變壓器就會(huì)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(nèi)部設(shè)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(fēng)冷，散熱器多采用片式散熱器。而今后入網(wǎng)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(dá)到冷卻效果，故片式散熱器數(shù)量將會(huì)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(jié)油管經(jīng)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(shí)，由于片式散熱器在空氣中暴露時(shí)間過長(zhǎng)，其內(nèi)部水分含量會(huì)很大。而且，運(yùn)行中的片式散熱器會(huì)逐漸積累油污及雜質(zhì)、氣體成分，影響散熱效果。在此類情況下，需要進(jìn)行片式散熱器內(nèi)部油路的沖洗后，才能安裝片式散熱器。

2、現(xiàn)有沖洗方法在使用過程中產(chǎn)生的問題分析

目前，本公司主要采用補(bǔ)油設(shè)備臨時(shí)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(shí)耗力，造成沖洗工作效率低下，主要表現(xiàn)在以下四方面。

2.1 數(shù)量眾多，沖洗工作量大。本公司每臺(tái)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(bǔ)油設(shè)備臨時(shí)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(shí)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(huán)境溫濕度需要達(dá)到相關(guān)要求，一般上午十點(diǎn)至下午三點(diǎn)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(xiàn)天氣突變導(dǎo)致工作不得不暫停的情況，無形中增加沖洗時(shí)間和工作量。

2.3 拆裝耗時(shí)且密封要求高。采用補(bǔ)油設(shè)備臨時(shí)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(shí)長(zhǎng)。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(nèi)部密封良好，工作質(zhì)量要求高。

2.4 容易污染作業(yè)環(huán)境。片式散熱器沖洗過程中，由于頻繁拆裝油管路，經(jīng)常出現(xiàn)濺油、灑油現(xiàn)象，使得現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境受到很大的污染，也影響到現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)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(hào)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(yè)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(jié)束后，需要對(duì)其14組片式散熱器進(jìn)行沖洗后再恢復(fù)安裝。

沖洗工作開始前，作業(yè)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(jī)、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(fēng)暴法，集思廣益，構(gòu)思出沖洗裝置的基本結(jié)構(gòu)應(yīng)包括以下三部分：（1）通過活動(dòng)法蘭與片式散熱器法蘭連接；（2）能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境需求的塑料油管；（3）操作簡(jiǎn)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(jù)便于攜帶、實(shí)用性強(qiáng)、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(chǔ)上，將沖洗裝置細(xì)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(jiǎn)單，連接牢固。為達(dá)到以上要求，我們需要測(cè)量片式散熱器法蘭的內(nèi)直徑、外部邊緣的長(zhǎng)和寬、及其厚度。待確定活動(dòng)法蘭尺寸大小后，需要做兩個(gè)活動(dòng)法蘭：一個(gè)是片式散熱器進(jìn)油法蘭，進(jìn)油孔開在中間；另一個(gè)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(yīng)能根據(jù)片式散熱器法蘭厚度的不同，有一定的調(diào)節(jié)裕度。為保證活動(dòng)法蘭的強(qiáng)度，應(yīng)采用合適的材料進(jìn)行加工，力爭(zhēng)在保證其機(jī)械強(qiáng)度的基礎(chǔ)上盡可能減輕重量。

3.2.2 與油管連接部分。為保證與活動(dòng)法蘭、油泵連接牢固可靠，油管可彎曲，長(zhǎng)度足夠，且具有一定的承受力，故采用內(nèi)帶鋼絲的塑料軟管。為滿足現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)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(wěn)定、便攜的本體部分和安全操作部分。將油泵裝在一個(gè)小推車上面，為使其工作時(shí)放置平穩(wěn)，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(shí)在小車后下側(cè)邊安裝兩個(gè)滾輪，支起小車就可以靠滾輪滾動(dòng)，便于攜帶，操作簡(jiǎn)單。而且，應(yīng)選擇功率適當(dāng)?shù)挠捅?，使得一接通電源，開關(guān)按鈕就能及時(shí)準(zhǔn)確地切換開和關(guān)，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(jié)構(gòu)分析

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

3.3.2 研制活動(dòng)法蘭。本次制作的是對(duì)應(yīng)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(nèi)徑為7.8cm，厚度為2cm，外部邊緣是邊長(zhǎng)為15cm的正方形。

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

活動(dòng)法蘭由兩個(gè)法蘭組成：一個(gè)為散熱器進(jìn)油法蘭，進(jìn)油孔開在中間，孔徑為2.5cm（如圖2）；一個(gè)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(guī)格同樣適用于220kV變壓器片式散熱器。

3.3.3 研制活動(dòng)法蘭固定夾具。為保證散熱器法蘭與活動(dòng)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(shè)計(jì)的法蘭夾能夠達(dá)到最大夾緊度時(shí)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(duì)于0.2cm之間的差別都可以達(dá)到夾緊的要求。

3.3.4 研制油管。油管主要分為油泵進(jìn)油管、油泵出油管（散熱器進(jìn)油管）和散熱器出油管等三部分，長(zhǎng)度取5m、10m、15m三段，工作時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境，確定三段油管的選取。

為滿足活動(dòng)法蘭進(jìn)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(nèi)徑2.5cm且內(nèi)帶鋼絲的塑料軟管。

為確保片式散熱器沖洗時(shí)能夠有效沖洗掉變壓器油中的某些雜質(zhì)，我們?cè)谟捅眠M(jìn)油管的進(jìn)油端口加裝一個(gè)過濾網(wǎng)，以達(dá)到濾除雜質(zhì)的效果。

3.3.5 研制連接口夾具。為使油管與油泵、活動(dòng)法蘭連接牢固，即將內(nèi)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(jiǎn)單的特性。

3.3.6 研制油泵。油泵是此裝置的主動(dòng)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(jiǎn)單，運(yùn)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(shí)保持平穩(wěn)，我們?cè)谛≤嚨撞克哪_焊接圓柱式鋼條（接地面端稍尖），便于固定小車。為達(dá)到小車移動(dòng)方便的效果，我們?cè)谛≤嚭笙聜?cè)邊安裝兩個(gè)滾輪，在后邊焊接一個(gè)高0.73m的推把，下壓推把、支起小車就可以靠滾輪移動(dòng)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(yùn)用分析。變壓器片式散熱器屬于變電站現(xiàn)場(chǎng)高壓設(shè)備，不宜頻繁沖洗，故我們對(duì)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(yàn)等過程），以測(cè)試沖洗裝置的使用效果。同時(shí)，借某110kV新建變電站主變安裝的契機(jī)，使用沖洗裝置對(duì)其14組片式散熱器進(jìn)行沖洗，發(fā)現(xiàn)沖洗工作時(shí)間由原來的7個(gè)小時(shí)（分兩天完成）縮短為4.2個(gè)小時(shí)（一天完成），平均每組片式散熱器的沖洗時(shí)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(jié)構(gòu)穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單，有效減少現(xiàn)場(chǎng)的漏油現(xiàn)場(chǎng)，顯著提升沖洗工作的安全簡(jiǎn)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(nèi)部油路沖洗裝置的使用，可以產(chǎn)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(yīng)用，可以節(jié)約40%的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)間，減少高、低壓觸電與機(jī)械傷害的風(fēng)險(xiǎn)，減少油管拆卸過程中絕緣油濺滴的概率，有效保障現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境清潔和沖洗過程中作業(yè)人員的人身安全。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益。依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的結(jié)果推測(cè)，按照每年完成4次沖洗工作計(jì)算，沖洗裝置的使用將帶來以下收益。

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

4.2.2 時(shí)間節(jié)約。使用沖洗裝置后，使每臺(tái)變壓器每次沖洗工作的時(shí)間從7小時(shí)降低至4.2小時(shí)，每次節(jié)約2.8小時(shí)，合計(jì)168分鐘，每年可節(jié)約672分鐘。

4.2.3 成本節(jié)約。使用沖洗裝置后，每臺(tái)變壓器片式散熱器沖洗時(shí)間由2天減少為1天，至少可以節(jié)省1臺(tái)工程車、3名作業(yè)人員、1臺(tái)吊車及2名指揮。按吊車800元一臺(tái)班、工程車400元一臺(tái)班、作業(yè)人員200元一天工程款計(jì)算，每臺(tái)變壓器每次可以節(jié)省8800元。

4.3 社會(huì)效益。（1）使用沖洗裝置后，通過注意沖洗過程中幾個(gè)拆接油管路的環(huán)節(jié)，就可以較好地控制灑油濺油現(xiàn)象，顯著減少現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)過程中環(huán)境污染的程度。（2）沖洗裝置的使用，節(jié)約主變安裝和檢修過程中的停電時(shí)間，無形中增強(qiáng)變電站的供電可靠性，有效保障電力客戶的持續(xù)用電，有利于樹立公司的良好社會(huì)形象。

5、結(jié)論

本文通過研制活動(dòng)法蘭（包括散熱器進(jìn)油、出油法蘭）、夾緊厚度2cm的活動(dòng)法蘭固定夾具、內(nèi)徑2.5cm且內(nèi)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(shí)間僅需18分鐘，且運(yùn)行安全可靠，操作簡(jiǎn)單。同時(shí)，還可以產(chǎn)生安全效益，帶來經(jīng)濟(jì)效益（包括物資節(jié)約、時(shí)間節(jié)約和成本節(jié)約），形成社會(huì)效益。

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