虹吸在牽引變壓器儲油柜上的應(yīng)用

方建科

中車株洲電機(jī)有限公司，湖南株洲 412000

虹吸在牽引變壓器儲油柜上的應(yīng)用

方建科

中車株洲電機(jī)有限公司，湖南株洲 412000

一種用于軌道車輛牽引變壓器上的側(cè)附虹吸式儲油柜，從結(jié)構(gòu)原理及相關(guān)制造工藝上進(jìn)行淺析。

虹吸；儲油柜；牽引變壓器

變壓器儲油柜是為適應(yīng)變壓器油箱內(nèi)變壓器油體積變化而設(shè)置的一個與變壓器油箱相同的容器。其作用是補(bǔ)償變壓器油因溫度變化而產(chǎn)生的體積膨脹或收縮，保證變壓器器身完全浸入變壓器油，減少或防止水分和空氣進(jìn)入變壓器，延緩變壓器油質(zhì)的老化。

對于高速運(yùn)行的客運(yùn)軌道車輛，車體底架長度和寬度存在著許多技術(shù)約束，其相對軌道的高度有著嚴(yán)格的控制要求，這對車體下方安裝的牽引變壓器體積、重量等提出了更高的要求。文章介紹的一種虹吸原理變壓器儲油柜，有效的降低變壓器的高度，節(jié)省變壓器在車體下方的安裝空間，降低車體重心，提高車輛運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。

1 結(jié)構(gòu)原理

儲油柜運(yùn)用虹吸管兩端液體壓差產(chǎn)生虹吸效應(yīng)，其按結(jié)構(gòu)分類屬于開敞式儲油柜的一種，主要由儲油柜柜體、呼吸管、吸濕器、虹吸管路、放油塞、排氣塞及油位表等組成，見圖1。

圖1　虹吸式儲油柜結(jié)構(gòu)示意圖

變壓器儲油柜通過虹吸管路連通變壓器油箱。虹吸管路油箱側(cè)高于油箱箱蓋表面，另一側(cè)伸向儲油柜柜體底部。變壓器注油時從變壓器油箱底部注入，只有在變壓器油箱內(nèi)注滿油后，變壓器油才會通過虹吸管注入儲油柜內(nèi)的儲油盒，儲油盒注滿后經(jīng)油管注入儲油柜柜體，使儲油柜油位達(dá)到變壓器所需要求。儲油柜通過呼吸管路與吸濕器連通大氣。

變壓器油隨溫度的變化而引起體積的膨脹和收縮。當(dāng)變壓器油溫上升時，油箱內(nèi)變壓器油體積增大，虹吸管路油箱側(cè)壓強(qiáng)大于儲油柜側(cè)，變壓器油從虹吸管溢出至儲油柜內(nèi)。當(dāng)變壓器油溫下降時，油箱內(nèi)變壓器油體積縮小，虹吸管油箱側(cè)壓強(qiáng)減小，變壓器油從儲油柜經(jīng)虹吸管路補(bǔ)償至油箱內(nèi)。

儲油柜內(nèi)儲油盒，對于儲油柜與油箱之間，它是整個虹吸管路的一部分。當(dāng)儲油柜發(fā)生漏油故障后，儲油盒可以臨時充當(dāng)儲油柜的作用，繼續(xù)維持變壓器油箱與儲油柜的虹吸效應(yīng)，保證車輛的安全運(yùn)行。

呼吸管路及吸濕器與其他開敞式儲油柜功能相同，當(dāng)油箱內(nèi)油溢出至儲油柜時，儲油柜內(nèi)的空氣通過呼吸管路及吸濕器排出，當(dāng)油箱內(nèi)變壓器體積收縮時，儲油柜內(nèi)變壓器油補(bǔ)償至油箱內(nèi)，同時儲油柜內(nèi)從呼吸管路中吸入空氣，在整個“呼吸”過程中，吸濕器將空氣中的水分吸收，起到油保護(hù)的作用。

2 技術(shù)要求

變壓器在最低環(huán)境溫度要求且未投入運(yùn)行時，能從儲油柜油位表處觀察到油位指示，此時儲油柜油位不能已到儲油柜的最底部；而變壓器在最高環(huán)境溫度下，在額定負(fù)載、包括允許的過載狀態(tài)運(yùn)行時，變壓器油不能溢出儲油柜。

儲油柜內(nèi)的儲油盒與油管構(gòu)成整個虹吸管路，虹吸管路不得出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，在制造儲油柜時，虹吸管路須單獨(dú)進(jìn)行密封滲漏試驗(yàn)。儲油柜制造完成后，須對儲油柜進(jìn)行整體滲漏試驗(yàn)，密封應(yīng)可靠無滲漏現(xiàn)象。

變壓器整體結(jié)構(gòu)緊湊，器身與油箱壁板之間間隙小，虹吸管路油箱側(cè)須在器身進(jìn)箱后，進(jìn)行連接。油箱側(cè)虹吸管路頂部應(yīng)高出箱蓋，這樣才能保證油箱注滿油后再注入儲油柜。在進(jìn)行變壓器箱蓋組裝時，油箱側(cè)虹吸管路不能受到外力擠壓，確保虹吸管路的密封可靠。

為確保變壓器安全可靠的運(yùn)行，通常在變壓器箱蓋表面安裝液位報警器，實(shí)時監(jiān)測變壓器油箱內(nèi)油位狀況，當(dāng)儲油柜虹吸效果失效后，變壓器油箱內(nèi)油位不足時，液位報警器報警。

3 真空注油

儲油柜隨變壓器一起進(jìn)行爐內(nèi)真空注油，整個真空注油過程分為5個階段，即開始抽真空階段（t1）、高真空階段（t2）、真空注油階段（t3）、維持真空階段（t4）及解除真空階段（t5），如圖2所示。

圖2

開始抽真空（t1）對真空干燥注油爐進(jìn)行加熱并抽真空至高真空狀態(tài)，抽真空過程中，儲油柜呼吸管路應(yīng)暢通無堵塞。高真空狀態(tài)（t2）維持一段時間后，對變壓器從油箱底部開始進(jìn)行注油（t3），待變壓器內(nèi)注入變壓器油達(dá)到70%～80%左右的總量要求后，降低注油速度，儲油柜油位達(dá)到要求時，停止注油，繼續(xù)維持高真空狀態(tài)（t4）后解除真空（t5）。

真空注油完成變壓器出爐后，檢測箱蓋安裝的液位報警信號應(yīng)正常，確保變壓器油箱內(nèi)注滿變壓器油。

4 靜放排氣

變壓器注油時為熱油注入，變壓器注油完成經(jīng)充分靜放后，油溫下降，此時觀察儲油柜油位較注油完成時下降，儲油柜虹吸效果存在。

變壓器靜放完成后，從儲油柜吸濕器安裝法蘭處沖氮加壓，擰開虹吸管路箱蓋上方排氣塞進(jìn)行排氣，排出虹吸管路及油箱內(nèi)殘留的氣體，排氣時直至排氣塞處流出存油無氣泡冒出后擰緊排氣塞。觀察儲油柜油位表處油位較沖氮加壓前有下降，解壓后，儲油柜油位慢慢上升至加壓前油位處。變壓器完成滲漏試驗(yàn)后，不能擰開排氣塞，否則儲油柜與油箱間的虹吸效果將會破壞，須重新對儲油柜吸濕器安裝法蘭處進(jìn)行沖氮加壓排氣直至排出因打開排氣塞進(jìn)入到虹吸管路內(nèi)的空氣。

5 結(jié)論

隨著軌道交通車輛運(yùn)營安全要求提高，車體下方安裝的牽引變壓器輕量化、扁平化設(shè)計(jì)才能更好地滿足高速運(yùn)行的客運(yùn)軌道交通車輛的需求，文章描述的儲油柜將會得到更為廣泛的應(yīng)用。

[1]JB/T 6484-2005.變壓器用儲油柜[S].

[2]趙靜月，張慶，康運(yùn)和.變壓器制造工藝[M].北京：中國電力出版社，2010.

[3]謝毓城.電力變壓器手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.

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1674-6708（2016）171-0251-02

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