虹吸在牽引變壓器儲油柜上的應用

方建科

中車株洲電機有限公司，湖南株洲 412000

虹吸在牽引變壓器儲油柜上的應用

方建科

中車株洲電機有限公司，湖南株洲 412000

一種用于軌道車輛牽引變壓器上的側附虹吸式儲油柜，從結構原理及相關制造工藝上進行淺析。

虹吸；儲油柜；牽引變壓器

變壓器儲油柜是為適應變壓器油箱內變壓器油體積變化而設置的一個與變壓器油箱相同的容器。其作用是補償變壓器油因溫度變化而產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入變壓器，延緩變壓器油質的老化。

對于高速運行的客運軌道車輛，車體底架長度和寬度存在著許多技術約束，其相對軌道的高度有著嚴格的控制要求，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，提高車輛運行的安全穩定性。

1 結構原理

儲油柜運用虹吸管兩端液體壓差產生虹吸效應，其按結構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　虹吸式儲油柜結構示意圖

變壓器儲油柜通過虹吸管路連通變壓器油箱。虹吸管路油箱側高于油箱箱蓋表面，另一側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注滿油后，變壓器油才會通過虹吸管注入儲油柜內的儲油盒，儲油盒注滿后經油管注入儲油柜柜體，使儲油柜油位達到變壓器所需要求。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。當變壓器油溫上升時，油箱內變壓器油體積增大，虹吸管路油箱側壓強大于儲油柜側，變壓器油從虹吸管溢出至儲油柜內。當變壓器油溫下降時，油箱內變壓器油體積縮小，虹吸管油箱側壓強減小，變壓器油從儲油柜經虹吸管路補償至油箱內。

儲油柜內儲油盒，對于儲油柜與油箱之間，它是整個虹吸管路的一部分。當儲油柜發生漏油故障后，儲油盒可以臨時充當儲油柜的作用，繼續維持變壓器油箱與儲油柜的虹吸效應，保證車輛的安全運行。

呼吸管路及吸濕器與其他開敞式儲油柜功能相同，當油箱內油溢出至儲油柜時，儲油柜內的空氣通過呼吸管路及吸濕器排出，當油箱內變壓器體積收縮時，儲油柜內變壓器油補償至油箱內，同時儲油柜內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，起到油保護的作用。

2 技術要求

變壓器在最低環境溫度要求且未投入運行時，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；而變壓器在最高環境溫度下，在額定負載、包括允許的過載狀態運行時，變壓器油不能溢出儲油柜。

儲油柜內的儲油盒與油管構成整個虹吸管路，虹吸管路不得出現滲漏現象，在制造儲油柜時，虹吸管路須單獨進行密封滲漏試驗。儲油柜制造完成后，須對儲油柜進行整體滲漏試驗，密封應可靠無滲漏現象。

變壓器整體結構緊湊，器身與油箱壁板之間間隙小，虹吸管路油箱側須在器身進箱后，進行連接。油箱側虹吸管路頂部應高出箱蓋，這樣才能保證油箱注滿油后再注入儲油柜。在進行變壓器箱蓋組裝時，油箱側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行，通常在變壓器箱蓋表面安裝液位報警器，實時監測變壓器油箱內油位狀況，當儲油柜虹吸效果失效后，變壓器油箱內油位不足時，液位報警器報警。

3 真空注油

儲油柜隨變壓器一起進行爐內真空注油，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行加熱并抽真空至高真空狀態，抽真空過程中，儲油柜呼吸管路應暢通無堵塞。高真空狀態（t2）維持一段時間后，對變壓器從油箱底部開始進行注油（t3），待變壓器內注入變壓器油達到70%～80%左右的總量要求后，降低注油速度，儲油柜油位達到要求時，停止注油，繼續維持高真空狀態（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正常，確保變壓器油箱內注滿變壓器油。

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行排氣，排出虹吸管路及油箱內殘留的氣體，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行沖氮加壓排氣直至排出因打開排氣塞進入到虹吸管路內的空氣。

5 結論

隨著軌道交通車輛運營安全要求提高，車體下方安裝的牽引變壓器輕量化、扁平化設計才能更好地滿足高速運行的客運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用。

[1]JB/T 6484-2005.變壓器用儲油柜[S].

[2]趙靜月，張慶，康運和.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：機械工業出版社，2014.

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1674-6708（2016）171-0251-02

方建科，中車株洲電機有限公司。