變壓器油溫測(cè)量中的磁吸型輔助保護(hù)裝置研究

劉 偉，勞文超，鄧麗絲

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司清遠(yuǎn)供電局，廣東 清遠(yuǎn) 511500）

0 引言

變壓器運(yùn)行過(guò)程中須實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)油溫參數(shù)，分析油溫變化情況，確認(rèn)是否存在油溫異常情況并檢查消缺。一般油溫測(cè)量過(guò)程中主要通過(guò)溫度計(jì)探頭或溫度傳感器實(shí)現(xiàn)，其裝置簡(jiǎn)單，易于操作，但易受環(huán)境影響，造成表計(jì)不靈敏、讀數(shù)不準(zhǔn)確等問(wèn)題，在油溫監(jiān)測(cè)過(guò)程中應(yīng)全面重視。尤其是在惡劣環(huán)境下，積塵積潮、降雨降雪和大風(fēng)暴曬均可能影響現(xiàn)場(chǎng)表計(jì)性能，嚴(yán)重時(shí)甚至造成表計(jì)損毀，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)其現(xiàn)場(chǎng)防護(hù)，增強(qiáng)油溫讀數(shù)的準(zhǔn)確性、有效性和可靠性[1]。

目前，變電站現(xiàn)場(chǎng)對(duì)于油溫表計(jì)數(shù)器和油面溫度計(jì)探頭的保護(hù)都只依靠原廠出廠的外殼，并沒(méi)有另外對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。油面溫度計(jì)探頭采用螺旋的連接方式，常年受到雨水侵襲，影響探頭傳感器數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

基于以上問(wèn)題，本文研究一種磁吸型保護(hù)裝置，可適配不同型號(hào)的油溫表尺寸和安裝方式，做到對(duì)其保護(hù)又不影響正常的巡檢試驗(yàn)工作的展開(kāi)。

1 需求分析

針對(duì)變壓器油溫測(cè)量時(shí)現(xiàn)場(chǎng)表計(jì)的典型問(wèn)題，在磁吸型輔助保護(hù)裝置設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮適用性和經(jīng)濟(jì)性。

適用性。磁吸型輔助保護(hù)裝置應(yīng)滿足現(xiàn)場(chǎng)表計(jì)環(huán)境保護(hù)的各項(xiàng)要求，可通過(guò)選用新型材料和調(diào)整防護(hù)模式，有效防治緩解戶外油溫計(jì)數(shù)器顯示窗口老化、積污而無(wú)法看清顯示數(shù)值的問(wèn)題[2]，一方面方便巡檢人員隨時(shí)查看狀態(tài)，另一方面減少對(duì)其人工清潔工作量，減少工作時(shí)長(zhǎng)。

經(jīng)濟(jì)性。磁吸型輔助保護(hù)裝置應(yīng)滿足成本低廉、大范圍應(yīng)用的需求，可通過(guò)較為簡(jiǎn)單的裝置適用不同現(xiàn)場(chǎng)安裝條件的固定結(jié)構(gòu)，滿足不同廠家的油溫表尺寸，最大限度減少經(jīng)濟(jì)成本和人工成本投入[3]。該裝置要易于攜帶、易于安裝、易于操作，可以做到一次安裝不用維護(hù)，實(shí)現(xiàn)低成本維護(hù)。

2 技術(shù)方案

2.1 設(shè)計(jì)方案

材料選擇。金屬材料易購(gòu)，但成本較高，在現(xiàn)場(chǎng)使用過(guò)程中易腐蝕生銹，實(shí)用效果并不理想；塑料材料易購(gòu)，但硬度不達(dá)標(biāo)，在暴曬、暴雨、暴雪等天氣影響下易老化、開(kāi)裂，性能也不滿足本次設(shè)計(jì)要求；輕質(zhì)防腐蝕材料是一種高強(qiáng)度高性能復(fù)合材料，其強(qiáng)度大、質(zhì)量小、抗腐蝕性強(qiáng)、耐受度高，可滿足極端天氣下的各項(xiàng)防護(hù)指標(biāo)。

故變壓器油溫測(cè)量中的磁吸型輔助保護(hù)裝置主體選用輕質(zhì)防腐蝕材料，在控制裝置本身質(zhì)量和提升表計(jì)環(huán)境保護(hù)效果的前提下，盡可能降低成本投入，兼顧適用指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

結(jié)構(gòu)選型。一般表計(jì)環(huán)境保護(hù)主要通過(guò)防護(hù)網(wǎng)或防護(hù)罩實(shí)現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，易于安裝，但防護(hù)效果并不理想；保護(hù)箱能夠?qū)Ρ碛?jì)進(jìn)行360°無(wú)死角防塵，但現(xiàn)在大多使用的是金屬箱，結(jié)構(gòu)較為笨重，安裝時(shí)固定費(fèi)時(shí)費(fèi)力，實(shí)用效果欠佳。

故變壓器油溫測(cè)量中的磁吸型輔助保護(hù)裝置選用箱式保護(hù)結(jié)構(gòu)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)表計(jì)安裝情況，設(shè)置可拆卸式箱體結(jié)構(gòu)，針對(duì)不同作業(yè)場(chǎng)景組合成不同規(guī)格尺寸的保護(hù)罩[4]。同時(shí)，為了便于固定，在箱體外部可設(shè)置適用于各個(gè)場(chǎng)景的磁吸型裝置。該磁吸型連接件可設(shè)置成螺栓結(jié)構(gòu)或插件結(jié)構(gòu)，既可以通過(guò)磁吸件吸附在金屬儀表外殼上，又可以通過(guò)螺栓或插件連接在非金屬件上，滿足現(xiàn)場(chǎng)表計(jì)多場(chǎng)景保護(hù)需求。

2.2 裝置設(shè)計(jì)

如圖1所示，本次設(shè)計(jì)的磁吸型保護(hù)裝置主體為可拆卸箱式結(jié)構(gòu)，由輕質(zhì)防腐蝕材料制成，外表光滑涂黑漆，實(shí)現(xiàn)雙重防護(hù)；裝置底部采用磁吸設(shè)計(jì)，能提供強(qiáng)力的固定能力，通過(guò)技術(shù)模擬測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)力與裝置底座磁力的安全值。

圖1 變壓器油溫測(cè)量中的磁吸型輔助保護(hù)裝置

箱體結(jié)構(gòu)。磁吸型輔助保護(hù)裝置包括箱體外殼、固定于箱體外殼下的磁吸裝置和固定于箱體外殼的連接件[5]。

磁吸型輔助保護(hù)裝置的正門(mén)端面與箱體外殼側(cè)壁上端位置鉸接相連，中間設(shè)置彈簧件，可用于正門(mén)的自動(dòng)開(kāi)合，便于打開(kāi)箱體觀察儀表讀數(shù)或進(jìn)行儀表檢修；箱體外殼側(cè)壁上設(shè)置連接件，可與儀表中的非金屬件直接連接或栓接；箱體外殼下部為四角磁吸裝置，采用高強(qiáng)度磁鐵，按照設(shè)計(jì)要求可直接手動(dòng)加裝或拆卸，必要時(shí)還可對(duì)磁鐵位置和磁鐵角度進(jìn)行調(diào)整。

整個(gè)箱體均為可拆卸結(jié)構(gòu)，底部磁吸裝置也支持可拆卸方式，能夠根據(jù)不同油溫表的尺寸進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整或裝置調(diào)整，設(shè)計(jì)適用不同現(xiàn)場(chǎng)安裝條件的固定結(jié)構(gòu)。如部分表計(jì)在室內(nèi)安裝，積水積潮現(xiàn)象并不明顯，也不存在典型的揚(yáng)塵積塵問(wèn)題，只是容易出現(xiàn)墜物砸損或操作磕碰。因此，磁吸型保護(hù)裝置組裝過(guò)程中可不帶正門(mén)和底座，簡(jiǎn)化箱體結(jié)構(gòu)，調(diào)整磁吸位置，形成側(cè)吸式防護(hù)罩，如圖2所示。

圖2 簡(jiǎn)化后的側(cè)吸式防護(hù)罩

磁吸計(jì)算。按照磁鐵吸附力與磁鐵材質(zhì)之間的關(guān)系，一般其吸附力與磁鐵總質(zhì)量成正比，即：

本次設(shè)計(jì)的磁吸型輔助保護(hù)裝置主要將磁吸裝置設(shè)置在底部或側(cè)部。當(dāng)設(shè)置在底部時(shí)，磁吸裝置豎直方向上受力與裝置質(zhì)量相等，由地面支撐；水平方向上應(yīng)盡量小于現(xiàn)場(chǎng)磕碰、運(yùn)動(dòng)等產(chǎn)生的推力。因此，可選用20 mm × 5 mm的N35釹磁鐵即可，其可吸附7.065 kg的物件，吸附力F為69.237 N。

當(dāng)裝置設(shè)置在側(cè)部時(shí)，磁吸裝置豎直方向上受力與裝置質(zhì)量相等，由磁吸裝置支撐；水平方向上受力由儀表外殼支撐，總體受力較小，20 mm × 5 mm的N35釹磁鐵也可滿足該場(chǎng)景使用要求。

故本次磁吸裝置選用20 mm × 5 mm的N35釹磁鐵，設(shè)計(jì)過(guò)程中為進(jìn)一步提升安全性、可靠性和穩(wěn)定性，裝置共設(shè)置4或6支磁吸件。

輔助裝置。本次設(shè)計(jì)的磁吸型輔助保護(hù)裝置箱體內(nèi)部上下兩側(cè)分別嵌固散熱網(wǎng)，用于增強(qiáng)儀表的散熱效果。箱體外殼正面鉸接固定有箱門(mén)，箱門(mén)的外側(cè)面上固定有把手。

3 應(yīng)用分析

3.1 效果評(píng)估

本次設(shè)計(jì)的磁吸型輔助保護(hù)裝置不僅能夠有效防治緩解戶外油溫計(jì)數(shù)器顯示窗口老化、積污而無(wú)法看清顯示數(shù)值的問(wèn)題，還能夠利用磁吸裝置增強(qiáng)固定效果，保證裝置穩(wěn)定示數(shù)，且安裝操作簡(jiǎn)單，成本投入較小，適用范圍較為廣泛。

將磁吸型輔助保護(hù)裝置投入使用后，能有效防止雨水或揚(yáng)塵沿著箱門(mén)與箱體之間的縫隙滲透到表計(jì)內(nèi)部，更好地保護(hù)測(cè)溫元件，減少安全風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，箱體外部涂抹絕緣漆，防水耐腐蝕，在長(zhǎng)期的戶外暴露情況下能有效應(yīng)對(duì)日照與雨水侵襲，綜合性能良好[6]。

3.2 性能優(yōu)化

為進(jìn)一步提升磁吸型輔助保護(hù)裝置的實(shí)用效果，在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以增加箱體的伸縮件，包括伸縮外桿、伸縮內(nèi)桿以及鎖緊螺栓[7]。由伸縮件調(diào)整箱體的固定位置和固定效果，使其能夠更好地套籠現(xiàn)場(chǎng)表計(jì)。該伸縮外桿的一端與箱體面板鉸接固定，伸縮外桿的另一端上設(shè)有供伸縮內(nèi)桿一端活動(dòng)伸入的內(nèi)凹滑腔，伸縮外桿的外側(cè)壁上設(shè)有連通內(nèi)凹滑腔且供鎖緊螺栓伸入的避讓孔，伸縮內(nèi)桿的另一端與箱體外殼可拆卸連接，伸縮內(nèi)桿于伸入內(nèi)凹滑腔的桿段上設(shè)有若干沿伸縮內(nèi)桿長(zhǎng)度方向間距分布的鎖緊孔，鎖緊孔與鎖緊螺栓螺紋配合。在使用過(guò)程中可通過(guò)調(diào)整伸縮桿的情況使箱體處于合適的尺寸，使箱體滿足不同場(chǎng)景、不同規(guī)格的儀表保護(hù)。

同時(shí)，磁吸型輔助保護(hù)裝置外部還可涂抹保護(hù)劑，利用保護(hù)劑降低積塵附著[8]。如使用納米氧化物用偶聯(lián)劑與表面活性劑改性，提高納米粒子的親油性與表面活性，大大降低氧化物表面的羥基數(shù)，使得顆粒間的氫鍵作用減弱，減少顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象，使其更容易在有機(jī)物中分散，達(dá)到更好的積塵積水揮發(fā)效果。