一種變壓器呼吸器維護(hù)工具的研制及應(yīng)用

鄭炯光，吳梓陽(yáng)，韓豐收，羅梓聰，李良創(chuàng)，邱冠英

(中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司廣州局，廣東 廣州 510000)

1 變壓器呼吸器的組成和作用

變壓器呼吸器又稱(chēng)變壓器吸濕器，是裝有變色硅膠等吸濕材料的容器，起到濾除外部空氣中的水分及雜質(zhì)的作用，防止其進(jìn)入變壓器油枕膠囊中，主要由多節(jié)玻璃罩罐和油封杯組成，通過(guò)蝶形螺母緊固在連接油枕的管道上。變壓器呼吸器安裝在油枕與空氣連通的管道末端，當(dāng)變壓器溫度升高時(shí)，油箱內(nèi)油會(huì)相應(yīng)膨脹，導(dǎo)致油枕內(nèi)油位升高，膠囊內(nèi)的部分氣體經(jīng)呼吸器排出；當(dāng)變壓器溫度下降時(shí)，油箱內(nèi)油體積收縮，油枕內(nèi)油位相應(yīng)的下降，外部空氣經(jīng)呼吸器進(jìn)入膠囊內(nèi)。由于呼吸器一般暴露于室外，運(yùn)行環(huán)境惡劣，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，硅膠會(huì)潮解變色，因此需要定期對(duì)呼吸器內(nèi)的硅膠進(jìn)行更換處理。

2 變電(換流)站變壓器呼吸器維護(hù)難點(diǎn)

在對(duì)變壓器呼吸器進(jìn)行維護(hù)更換的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)存在兩個(gè)難點(diǎn):①在拆裝呼吸器中某節(jié)硅膠已變色的玻璃罩罐時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)大多利用扳手、鉗子等工具擰開(kāi)蝶形螺母，但受所處空間狹窄限制，使玻璃罩罐回裝緊固時(shí)無(wú)法正常使力，容易造成因玻璃罩罐回裝時(shí)緊固不牢，水氣直接從回裝處進(jìn)入呼吸器和變壓器油枕內(nèi)部。②變壓器本體呼吸器重達(dá)60 kg，離地面2 m多，拆裝時(shí)工作人員站在變壓器巡檢通道上，巡檢通道可供站立的空間狹小，且距離地面1.5 m左右，現(xiàn)場(chǎng)更換本體呼吸器時(shí)，普遍使用方法為先使用繩索懸吊呼吸器，蝶形螺母拆除后再慢慢下放至巡檢通道上，更換過(guò)程無(wú)可靠穩(wěn)定方式固定，且至少需要3～4個(gè)人配合，存在人員受傷和設(shè)備損壞的風(fēng)險(xiǎn)。因此，通過(guò)研制一套適用變壓器呼吸器維護(hù)的專(zhuān)用工具，能夠切實(shí)提高現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的安全性和效率。

3 變壓器維護(hù)專(zhuān)用工具設(shè)計(jì)

3.1 技術(shù)要求

針對(duì)上述問(wèn)題，變壓器呼吸器更換專(zhuān)用裝拆工具必須符合安全、可靠、實(shí)用、高效率的基本條件，應(yīng)滿(mǎn)足以下技術(shù)要求。

1)工具必須安全可靠。使用過(guò)程中必須保證工作人員的人身安全，且對(duì)設(shè)備無(wú)損傷。

2)高效實(shí)用。能減輕工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少操作時(shí)間，提高作業(yè)效率。

3)針對(duì)性強(qiáng)、可操作性高。工具能有效解決更換變壓器呼吸器時(shí)的各個(gè)難點(diǎn)，且滿(mǎn)足可重復(fù)使用的作業(yè)要求。

4)拆除蝶形螺母的工具所使用的電機(jī)滿(mǎn)足扭矩要求，且不受狹窄作業(yè)環(huán)境限制，電源環(huán)保，可循環(huán)利用，續(xù)航能力強(qiáng)，能滿(mǎn)足裝拆多個(gè)呼吸器節(jié)的基本要求。

3.2 設(shè)計(jì)方向

針對(duì)目前存在的問(wèn)題及工具技術(shù)要求，勘查了多個(gè)變電站的變壓器呼吸器關(guān)鍵參數(shù)，結(jié)合數(shù)控機(jī)床技術(shù)，研制出一套適用于變壓器呼吸器維護(hù)的專(zhuān)用裝拆工具，該整套工具由兩部分組成：一是呼吸器蝶形螺母拆緊工具；二是呼吸器玻璃罩罐移動(dòng)專(zhuān)用工具。這兩套工具的組合使用解決了呼吸器拆裝過(guò)程遇到的難題。

3.2.1 呼吸器蝶形螺母拆緊工具

變壓器呼吸器蝶形螺母拆緊工具主要組成部分包括電轉(zhuǎn)、調(diào)向按鈕、連接頭、連接桿和套頭，如圖1所示。

圖1 呼吸器蝶形螺母緊固工具

電轉(zhuǎn):產(chǎn)生扭矩力，本工具采用的電轉(zhuǎn)使用了正反轉(zhuǎn)兩用的電機(jī)，只需要調(diào)節(jié)調(diào)向按鈕，便可輕易實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)的切換，從而改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)對(duì)呼吸器蝶形螺母的拆緊功能。

連接頭:電轉(zhuǎn)與連接桿連接的中間工具，可獨(dú)立拆裝，同時(shí)在無(wú)需使用到連接桿的作業(yè)環(huán)境中可用連接頭把電轉(zhuǎn)與套頭直接連接，使得操作更為簡(jiǎn)易。

連接桿:連接桿使得套頭可以伸縮到狹小的空間作業(yè)，除了與連接頭和套頭的連接處外，連接桿使用碳素鋼材質(zhì)制造，可以在使用過(guò)程中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行彎曲，從而保證工具可用于比較狹窄的內(nèi)部環(huán)境。

套頭:專(zhuān)門(mén)為套住變壓器呼吸器蝶形螺母而設(shè)計(jì)，采用不銹鋼材質(zhì)，在實(shí)地勘察中發(fā)現(xiàn)，呼吸器蝶形螺母形狀相同，但是尺寸在不同的位置有差別，套頭專(zhuān)門(mén)制作為大部分蝶形螺母通用，具有普適的適用性。

3.2.2 呼吸器玻璃罩罐移動(dòng)專(zhuān)用工具

呼吸器玻璃罩罐移動(dòng)專(zhuān)用工具主要由以下部分組成:頂部固定支架、螺紋支撐連桿、呼吸器托架和底部支架，如圖2所示。

圖2 呼吸器玻璃罩罐移動(dòng)專(zhuān)用工具

頂部固定支架:主要作用為固定工具本體，主要部件為可以打開(kāi)的圓形固定扣子，扣子可以根據(jù)柱子的尺寸調(diào)節(jié)大小，通過(guò)擰緊其自身的螺母達(dá)到緊固作用。

螺紋連桿:是帶有螺紋的長(zhǎng)條形連桿，主要作用為連接專(zhuān)用工具的各個(gè)部件，同時(shí)作為支撐的主體結(jié)構(gòu)。

呼吸器托架:呼吸器托架中的圓形套件通過(guò)托架拉桿連接，可一分為二，套住呼吸器玻璃罩罐后又通過(guò)托架拉桿恢復(fù)連接，此時(shí)托架拉桿往外拉即可取出呼吸器玻璃罩罐，然后通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)其下方的調(diào)節(jié)器，讓已經(jīng)托住呼吸器玻璃罩罐的呼吸器托架移動(dòng)到合適的位置。

底座支撐:主要是用于保持住整套工具的穩(wěn)定性，其下方左右兩邊各有2個(gè)螺母，可將其固定在變壓器呼吸器最下方處。

3.3 工具創(chuàng)新點(diǎn)

呼吸器蝶形螺母拆緊工具主要作用是能夠伸縮到狹小的空間內(nèi)對(duì)變壓器呼吸器蝶形螺母進(jìn)行緊固和固定。主要利用電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的扭矩力通過(guò)連接桿傳動(dòng)到套頭上，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器呼吸器蝶形螺母進(jìn)行拆下或者緊固。為了適應(yīng)變壓器呼吸器所處狹窄的作業(yè)環(huán)境，連接桿使用了碳素鋼材質(zhì)制造，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境進(jìn)行一定程度彎曲，實(shí)現(xiàn)了在有限的作業(yè)空間省力方便拆除蝶形螺母的目標(biāo)。

呼吸器玻璃罩罐移動(dòng)專(zhuān)用工具使用后可以實(shí)現(xiàn)單人移動(dòng)呼吸器玻璃罩罐，首先將專(zhuān)用工具固定在變壓器呼吸器管道上，同時(shí)下方固定住，當(dāng)螺栓拆除完畢后，直接手動(dòng)取出變色的呼吸器節(jié)并通過(guò)調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)移到下方。這兩套工具的組合使用完全解決了呼吸器拆裝時(shí)所遇到的各個(gè)難題。

3.4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

工具研制成功后，投入換流站現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，收到了良好的效果。運(yùn)行人員對(duì)需要更換硅膠的變壓器呼吸器進(jìn)行了分組試驗(yàn)，同時(shí)采用傳統(tǒng)方法與新工具進(jìn)行了4組呼吸器硅膠更換，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)分析對(duì)比，計(jì)算出每組呼吸器硅膠更換時(shí)間，得出使用工具前后的時(shí)間對(duì)比列表，如表1所示。

表1 使用工具前后的時(shí)間和人數(shù)對(duì)比列表

對(duì)比分析試驗(yàn)結(jié)果表明:使用成套變壓器(變壓器)呼吸器更換專(zhuān)用套件后，整體作業(yè)時(shí)間從45 min減至27 min，作業(yè)時(shí)間大幅減少，作業(yè)效率提高了[(45×2-27)/45]×100%≈140%。

3.5 產(chǎn)生效益

1)安全效益:專(zhuān)用工具的使用，快速有效地解決了更換變色的呼吸器硅膠時(shí)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的關(guān)鍵問(wèn)題。使用工具后作業(yè)時(shí)間大大縮短和人員數(shù)量減少一半，提高了作業(yè)效率，降低了運(yùn)行人員的作業(yè)強(qiáng)度。

2)經(jīng)濟(jì)效益:有效減少了運(yùn)維人員處理呼吸器變色的時(shí)間和人數(shù)，保證呼吸器在拆除過(guò)程中無(wú)脫落損壞的風(fēng)險(xiǎn)，減少變壓器內(nèi)部受潮導(dǎo)致非計(jì)劃停運(yùn)的可能性，帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益可觀。同時(shí)，工具可循環(huán)利用，長(zhǎng)期使用，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

4 結(jié)語(yǔ)

該套適用變壓器呼吸器維護(hù)的專(zhuān)用工具在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中安全可靠、高效實(shí)用，大大縮短了呼吸器維護(hù)時(shí)間，降低了維護(hù)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，對(duì)于提高電力企業(yè)的生產(chǎn)效率具有重要意義。