摘要 安装后和运行中的大型带油变压器的零部件经常因各种原因出现渗油,直接影响电网安全运行,必须更换。文章介绍了更快捷、更经济的施工技术更换变压器的中、下渗油部件,在变压器不放油的情况下,采用抽真空切换法更换本体底部放油阀门的成功经验。
关键词 变压器;带油抽真空;更换零部件
中图分类号 TM411 文献标识码 A 文章编号 1674-6708(2009)07-0069-02
0 引言
电力变压器是变电站的核心设备,它主要是有油箱、铁芯、变压器油和其他附件组成,规程严格规定,安装及运行中的变压器不得有漏渗油现象,以免影响电网安全运行。
近几年在变电站施工和电网运行中的变压器因零部件渗油停电检修,更换变压器下部零部件都是按原先的施工方法,将变压器油全部放掉后更换零部件后再抽真空、注油、局放试验等工作,基本上等于重新安装一台变压器,耗费较大的人力、物力和财力的浪费。繁琐的变压器安装工序:施工准备放油 更换零部件 抽真空 注油 油静置 局放试验。此种安装变压器的方法工序多、工作量大,连续耗时在72h左右。
在某变电站安装的一台220kV 、180MVA变压器,在安装、注油、局放试验工作全部结束后,发现底部油箱放油阀门和位于变压器油箱中下部消防充氮阀门渗油。放油阀门的漏油部位是在闸阀螺旋杆,消防充氮阀门是铸铝制造由砂眼引起渗油,需放油更换部件。为加快施工进度、提高工作效率,多年施工经验的积累首次采用抽真空切换法更换零部件[1],通过采用抽真空切换法大大缩短施工时间,节省大量人力、物力和才、财力。
采用抽真空切换法更换变压器本体部件不要需放油 抽真空 注油 油静置 局放试验,连续作业2h完成更换部件。
1 变压器带油抽真空技术相关计算
1)根据压强平衡原理,外部阀门处的压强为变压器油的压强,当变压器油的压强与大气压强保持平衡时,变压器油处于临界状态;当变压器内部的压强大于空气的大气压时,更换阀门处的敞口油液能流出来;当变压器内部的压强小于空气的大气压时,更换阀门处的敞口,油液流不出来,根据这一原理应用到带油抽真空更换检修变压器附件。
2)变压器底部阀门的油口截面与油的水平面垂直,由于液体存在流动的特性,在抽真空状态下更换阀门时油口截面产生的空气进入油箱,油箱内少量的油外溢,只需快速加装一块大于油口的挡堵钢板阻止空气的进入和油的外溢。
3)变压器底部阀门的压强P与密度ρ、重力加速度G和变压器内油的H高度成正比。大自然的一个大气压强为1.01×105 Pa,当在油口处内部压力为1.01×105 Pa时,内外压强平衡,为临界状态。
4)变压器内部空间压强在133Pa的临界状态时,液面高度的计算是根据压强平衡原理,变压器油密度ρ为895kg/m3,一个大气压强P气为1.01×105 Pa
设油口处内部压强P内,油液上层空间的压强为P1为133Pa,油液内部压强为P2,h为临界时液面高度。
P气=P内= P1+ P2
P内= P1+ρgh
1.01×105 Pa=133 Pa+895kg/m3×9.8×h
得 h≈11.5m
说明当在变压器内部空间抽真空后压强为小于133 Pa时,变压器油液高度不大于11.5m,计算理论上,不考虑油的流动性,则油液不会溢出。
2 更换本体油箱的中、下部零部件工艺流程
1)更换变压器本体油箱的中、下部零部件,现场采用6 000L/H真空滤油机将本体油箱的油注入油枕或油罐,同时,打开变压器的通气和油枕呼吸通道。关闭瓦斯继电器指向油枕侧的真空碟阀,拆除连接瓦斯继电器的油管路,将瓦斯继电器油管路侧的管口封堵,一般不要求带油枕抽真空。
2)当本体内油箱面下降100mm时,油液m=9.03×2.26×0.10×0.89=1.81吨,高、低压套管及升高坐内的存油量每只按100kg计算,约有0.6吨,合计约有2.41吨油,存入油枕,可在本体油枕表上观察。油面下降100mm时本体油箱内的实际留有的空间为9.03×2.26×0.10=2.04m3的体积空间,满足抽真空要求,在抽真空状态下本体油箱的油位基本没有变化,在2.04m3的空间抽真空度小于133 Pa(可抽到80 Pa以下)状态。
3)根据以上计算结果,在抽真空状态下更换拆除本体油箱的中、下部零部件时,油箱出口处的拆除阀门与铁板快速切换封堵,可靠吸附住油口处的挡油钢板,完成更换变压器中、下部放油阀和其他部件。操作工艺细致不会出现漏油污染,保持环境清洁。更换工作结束后连接油管路将打入油枕或油罐的油,在抽真空状态下,通过真空滤油机在变压器底部进油阀门注入本体油箱,如图1所示。
3 更换变压器出油口零部件的切换工艺
1)对挡口钢板进行受力分析。钢板在垂直方向上,受大气压力及油液压力[2]。舌垂直油口处内部压强P内,油液上层空间的压强为P1为133 Pa,油液内部压强为P2,变压器油密度ρ为895kg/m3,液面深度h为3.5,油管内径为100mm,面积为S, 大气压强P气为1.01×105 Pa
S=πR2≈3.14 ×(0.1/2) 2=0.00785m2
F内=P内×S=(P1+ρgh)×S
=(133+895×9.8×3.5)×0.00785≈242.1N
F气=P气×S=1.01×105 ×0.00785≈792.8N
F气﹥F内 F压= F气 - F内= 481.9N
在垂直方向上,挡板受重力及摩擦力。采用2mm钢板σ=15.7kg/m2,摩擦面的摩擦系数约为f静=0.1,设钢板直径150mm
G=σ×S×g
=15.7kg/m2×π×(0.15/2) 2 ×9.8≈3N
F摩= F压×f静=481.9N×0.1=48.19N
F摩>G 则挡板会紧压在油口处,不会因重力掉落。
校核钢板屈服变形,钢板只受剪切力,钢板厚度为2mm,钢板屈服强度最小为195Mpa,油口直径为100mm
设油口面积为A,剪切应力为τ
τ= F压/A=481.9N/(0.002×π×0.1)≈0.77 Mpa
剪切应力为0.77 Mpa远小于屈服强度195Mpa,则钢板变形微小挡板会紧贴在油口处,油液不会溢出。
2)更换过程:更换时将连接油箱的阀门螺栓松开,在拆除阀门时的瞬间将挡钢板放置于出油口与拆除阀门的连接处快速切换,依靠抽真空的压差将挡油钢板吸附压紧[3]。在更换新阀门后,将阀门螺栓穿好对齐后将吸附住的铁板抽出后,将螺栓紧固,完成更换工作。
4 应用推广情况
变压器带油抽真空更换本体零部件作为一项教学技术推广,在施工一台220kV、 180MVA的变压器教学技能操作。当抽真空注油的注油面在距器身顶面100mm左右时现场第一步操作应将底部放油阀门封盖打开,在抽真空状态下将关闭的底部放油阀门缓慢打开,油在阀门口伴随着少量的空气进入器身,器身内少量的油液间断流出,由于注油面已埋过铁芯进入油箱的空气在抽真空状态下被及时抽掉,不会进入主变线圈、夹件和死角。第二步操作应将准备好的挡钢板封堵在放油阀门口处,将放油阀门全部打开在抽真空状态下将钢板可靠吸附,麦式真空表显示的真空度为80Pa,吸附铁板的力量约在8kg,操作便捷安全可靠。
5 结论
采用变压器带油抽真空更换本体零部件施工技术,在变压器不放油的情况下,完成更换变压器的漏油部件和处理渗油点速度快、时间短、安全可靠、节省大型设备的往返调遣运输、节省大量资金,特别是更换本体油箱下部零部件,不需进行重新放油和抽真空、注油等工序,这样可以取得很好的经济效益。
参考文献
[1]张文相.变压器试验技术[J].变压器,2000(9).
[2]殷洪波.影响变压器油质量因素的研究[J].石油冶炼与化工,2006,37(9).
[3]赵家礼,张庆达,等.变压器故障诊断与修理[M].北京:机械工业出版社,1998.
献计科协发展 中国科协七大代表座谈会湖南长沙召开
10月29日,中国科协七大代表(湖南)座谈会在长沙召开。中国科学院院士、湖南大学教授、湖南省政协原副主席姚守拙,中南大学生殖与干细胞工程研究所所长、研究员、湖南省政协原副主席卢光琇,湖南省科协党组书记、副主席邹志强,湖南省委督导专员、湖南省科协原党组书记、副主席王凤飞等10多位中国科协七大代表参加会议。湖南省科协党组副书记、副主席田明星,党组成员、副主席荣诚,副巡视员刘秋惠出席了会议。会上,代表们对中国科协近一年来的工作给予了充分肯定和高度赞扬,并对今后的工作提出了许多宝贵意见和建议。
为深入贯彻胡锦涛总书记在纪念中国科协成立50周年大会上的重要讲话精神,进一步加强与中国科协七大代表的联系,充分发挥代表建言献策作用,推动科协工作的开展,受中国科协委托,湖南省科协召开了本次座谈会。会议由湖南省科协党组书记、副主席邹志强主持,他代表湖南省科协党组,向各位代表的到来表示热烈的欢迎和衷心的感谢,希望各位代表积极履行中国科协七大代表的权利和义务,就促进科技创新、推动科协事业科学发展等重大问题,充分发表意见和建议。同时,也希望各位代表在为中国科协积极建言献策的同时,对湖南省科协的工作提出建议和意见,以利工作的改进。
会上,邹志强向代表们介绍了中国科协和湖南省科协近一年来的工作情况,然后听取了与会代表的意见和建议。代表们在为中国科协和湖南省科协欣欣向荣的工作局面备受鼓舞的同时,就科普惠农、科普资源平台共建共享、科技创新、组织建设、净化学术环境、加强青少年科普教育、在关系国计民生和社会经济发展的大事中增强科协的话语权、引导青年科学家树立正确的人生观世界观以及怎样以企业为主体、搭建产学研平台等方面提出了许多宝贵意见和建议。
与会代表一致表示,要发扬无私奉献精神,正确履行代表职责,充分发挥代表作用,深入调查了解,反映意见、要求和呼声,做好本职工作,为推动经济社会又好又快发展做出积极贡献。
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