新型便攜成套高壓設(shè)備無線電動(dòng)注油裝置的研究與應(yīng)用

田瑞敏，田海波，孟祥海

（國網(wǎng)山西省電力公司晉城供電公司，山西晉城 048000）

0 引言

隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)中的含油設(shè)備越來越多。含油設(shè)備由于密封件老化、產(chǎn)品制造工藝不良、焊縫開裂等原因，經(jīng)常出現(xiàn)絕緣油滲漏的故障。當(dāng)含油設(shè)備處于低油位運(yùn)行時(shí)，會(huì)影響設(shè)備散熱，加速絕緣老化，引起絕緣性能下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成絕緣擊穿等設(shè)備故障。根據(jù)DL/T 727—2013《互感器運(yùn)行檢修指導(dǎo)》的要求，工作人員必須及時(shí)對(duì)其補(bǔ)油至正常油位水平，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

新型便攜成套高壓設(shè)備無線電動(dòng)注油裝置輕便靈活、操作簡單、安全可靠，有效解決了傳統(tǒng)高壓含油設(shè)備諸多痛點(diǎn)，優(yōu)化了注油工作流程，提升了工作效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，對(duì)提升供電可靠性具有重要的意義。

1 新型注油組合裝置的研究背景

油浸式電流互感器金屬膨脹器長時(shí)間運(yùn)行后，會(huì)出現(xiàn)少量的油耗或因滲漏油產(chǎn)生缺油現(xiàn)象，需適時(shí)對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)油，使其油位達(dá)到正常范圍。由于波紋膨脹器是一種彈性裝置，具有回縮能力，注油時(shí)膨脹器處于有壓力的狀態(tài)，加上油浸式電流互感器的膨脹器位置較高，所以常規(guī)注油需用吊車與人力拉伸的方式將膨脹器拉伸，然后再對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)油。

帶電區(qū)域內(nèi)使用吊車存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，為安全起吊，需將注油設(shè)備上方的母線或相鄰帶電間隔陪停，嚴(yán)重影響供電可靠性。同時(shí)，人力拉伸易出現(xiàn)膨脹器回彈，造成噴油現(xiàn)象。傳統(tǒng)的注油裝置體積笨重，需外接電源，使用煩瑣，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

針對(duì)高壓含油設(shè)備補(bǔ)油作業(yè)存在的問題，本文提出一種新型便攜成套高壓設(shè)備無線電動(dòng)注油裝置。

2 新型注油組合裝置的結(jié)構(gòu)與原理

根據(jù)電流互感器注油工作“先拉伸后注油”的流程，設(shè)計(jì)注油組合裝置方案為：設(shè)計(jì)一種金屬膨脹器拉伸專用工具，將膨脹器拉伸點(diǎn)作為施力點(diǎn)，金屬法蘭作為著力點(diǎn)，通過操作工具實(shí)現(xiàn)對(duì)膨脹器的拉伸；設(shè)計(jì)一種智能注油組合裝置，通過微型泵抽注油，電池提供動(dòng)力源，油經(jīng)管路注入設(shè)備。兩部分相互配合，實(shí)現(xiàn)小型化、輕量式、可控化注油。新型注油組合裝置如圖1所示。

圖1 新型注油組合裝置示意圖

2.1 專用拉伸裝置的結(jié)構(gòu)

油浸式電流互感器注油前，需要將金屬膨脹器進(jìn)行拉伸、自保持。針對(duì)拉伸、自保持難的問題，本文提出一種可拆卸門型架構(gòu)拉伸方案。該裝置主要包括3部分：承力梁、提升模塊與固定底座，如圖2所示。

圖2 金屬膨脹器拉伸專用裝置

將金屬膨脹器拉伸專用裝置的2個(gè)底座通過螺栓螺母固定在金屬膨脹器的底座上，再將短螺栓穿過承力梁上的中間長通孔與金屬膨脹器頂部的吊耳用螺栓螺母固定，然后用套筒扳手旋轉(zhuǎn)2根長螺桿，通過螺桿和螺母之間的配合，產(chǎn)生一個(gè)軸向力，螺桿不動(dòng)，螺母會(huì)帶動(dòng)2個(gè)支撐板同時(shí)提高，從而拉伸膨脹器。

根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備的尺寸，進(jìn)行三維建模。先采購合格的6 mm Q235b碳素扁鋼、規(guī)格為∠40 mm×40 mm×4 mm的L型角鋼，所購材料長度均為600 cm，不銹鋼鋼板厚1 mm；再按標(biāo)準(zhǔn)對(duì)承力梁、提升螺母、固定支架進(jìn)行制作，完成后對(duì)其進(jìn)行尺寸測量，尺寸誤差控制在1%以內(nèi)；最后進(jìn)行承重試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果滿足要求。

為實(shí)現(xiàn)注油裝置小型化、輕量化，本文提出一種便攜無線電動(dòng)注油裝置的方案。該裝置主要由微型油泵、控制單元、開關(guān)式磁力底座、電源模塊組成，如圖3所示。

圖3 注油裝置結(jié)構(gòu)示意圖

注油裝置的核心部件是油泵，在滿足流量、揚(yáng)程、吸程、輸送介質(zhì)的前提下，還需滿足可調(diào)速、體積小的要求。采用抗腐蝕、可調(diào)速微型合金齒輪泵，并加裝微型過濾嘴，提升了注油的安全性；加裝調(diào)速模塊，實(shí)現(xiàn)注油的可控性。微型泵在無刷霍爾電機(jī)的基礎(chǔ)上，將控制器內(nèi)置于一體，不僅大大減小了泵的體積，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)可調(diào)速功能。配置鋰電池，有效擺脫電源線的束縛；設(shè)計(jì)磁力底座，可以吸附在設(shè)備上，解放作業(yè)人員，使其安全性得到提升。

采用抗腐蝕微型油泵，其電機(jī)在無刷霍爾電機(jī)的基礎(chǔ)上，將控制器內(nèi)置于一體。工作時(shí)只需給其提供0～5 V的直流信號(hào)，便可控制泵的壓力和流量從0到最大的變化。

2.2 新型注油裝置工作原理

準(zhǔn)備注油時(shí)，打開固定電磁鐵5的開關(guān)，將便攜無線電動(dòng)注油裝置吸附到高壓含油設(shè)備的外殼上，將微型油泵2的抽油口7通過耐油硅膠軟管與儲(chǔ)油桶相連，出油口8通過耐腐蝕的聚四氟乙烯管和注油轉(zhuǎn)接頭10與高壓含油設(shè)備相連。打開注油開關(guān)，便可實(shí)現(xiàn)小型化、輕量式、可控式注油。圖4為其三維示意圖。

圖4 無線電動(dòng)注油裝置三維圖

3 新型注油組合裝置的實(shí)際應(yīng)用

3.1 新型注油組合裝置應(yīng)用情況

2019年4月，工作人員對(duì)膨脹器專用拉伸工具進(jìn)行試驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)室對(duì)拆卸不用的互感器膨脹器進(jìn)行了試驗(yàn)，2人可快速將膨脹器進(jìn)行拉伸，省時(shí)省力，極大地提高了工作效率，同時(shí)也避免了以往人力拉伸易噴油的現(xiàn)象。

2019年4月，工作人員將無線注油裝置進(jìn)行制作，并進(jìn)行抽油模擬試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。由表1可知，無線注油裝置可快速實(shí)現(xiàn)注油，避免了長時(shí)間高空作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)；使用可充電的鋰電池模塊，擺脫了電源線的束縛，一鍵啟動(dòng)、小巧便攜，可以隨時(shí)隨地實(shí)現(xiàn)注油過程，極大地減輕了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。2019年5月至今，新型便攜成套高壓設(shè)備無線電動(dòng)注油裝置使用后，累計(jì)加油CT數(shù)量24臺(tái)，累計(jì)出工57人，每臺(tái)互感器補(bǔ)油作業(yè)時(shí)只需人數(shù)3人。各個(gè)站的使用情況見表2。

表1 無線注油裝置試驗(yàn)結(jié)果

表2 電流互感器組合工具補(bǔ)油工作統(tǒng)計(jì)表

便攜式無線電動(dòng)注油裝置在多個(gè)220 kV變電站進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，注油時(shí)間由原先的6人操作平均注油時(shí)間3 h，降低至2人操作平均注油時(shí)間1 h，工作效率得到顯著提高。

采用專用壓力釋放裝置，實(shí)現(xiàn)了高效、安全、輕便地釋放膨脹器的收縮壓力；采用便攜無線電動(dòng)注油裝置，配置了鋰電池，擺脫了電源線的束縛，具有較強(qiáng)的靈活性；采用磁力底座能夠強(qiáng)力吸附于鐵磁架構(gòu)，保證注油過程注油模塊的穩(wěn)定；采用調(diào)速模塊，實(shí)現(xiàn)可控注油效果；壓力釋放和電動(dòng)注油可互為表里，有機(jī)結(jié)合，進(jìn)而能夠完成小型化、輕量式、可控式注油。

3.2 新型注油組合裝置推廣情況及取得的效益

3.2.1 推廣情況

2019年5月，工作人員應(yīng)用本產(chǎn)品對(duì)110 kV油浸式CT進(jìn)行注油工作實(shí)現(xiàn)了靈活高效、安全穩(wěn)定、輕便可控地注油效果；壓力釋放裝置和電動(dòng)注油裝置有機(jī)結(jié)合，進(jìn)而能夠完成小型化、輕量式、可控式注油。

2019年5月至今，新型注油組合裝置逐步應(yīng)用于晉城地區(qū)多個(gè)220 kV、110 kV、35 kV變電站，使用效果良好，全面達(dá)到了預(yù)期的注油效果。隨后與廠家合作，已完成小批量生產(chǎn)，并在國網(wǎng)山西省電力公司及直屬單位范圍內(nèi)推廣應(yīng)用，孵化轉(zhuǎn)化。

3.2.2 取得的效益

組合裝置的經(jīng)濟(jì)效益主要體現(xiàn)在降低人工成本和高空作業(yè)租賃成本，以及減少停電損失等方面。減少停電時(shí)間和停電范圍，不僅能獲得經(jīng)濟(jì)效益，還能提升企業(yè)形象、服務(wù)水平及客戶滿意度等，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

組合裝置使用覆蓋范圍廣，可應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)的注油工作，具有廣闊的應(yīng)用前景和推廣使用價(jià)值。例如，升降車、長途運(yùn)輸車，都裝有備用油箱。通過使用該裝置，可實(shí)現(xiàn)從備用油箱向主油箱注油的工作。截至目前，已完成多家其他行業(yè)的推廣工作，并簽訂產(chǎn)品供銷合同。

4 結(jié)束語

通過使用專用拉伸工具，實(shí)現(xiàn)了金屬膨脹器可控化拉伸并自保持；電動(dòng)注油裝置配置了鋰電池，擺脫了電源線的束縛，具有較強(qiáng)的靈活性；開關(guān)式磁力底座將注油裝置吸附于鐵磁架構(gòu)，保證注油作業(yè)的穩(wěn)定性。拉伸專用工具與電動(dòng)注油裝置有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了小型化、輕量化、可控化注油，對(duì)電流互感器注油工作具有較強(qiáng)的借鑒意義。