變壓器散熱器自動沖洗降溫裝置的研究與應用

林鋮宇++王鶯++張曉剛++張軍達++鄭則誠++尚將++吳洪敏++何雨洋++陳家頎++王統

摘 要：鑒于目前現場水沖工作存在的缺陷與問題，我們設計出高靈敏度、快速響應的XZ二維同步帶側立結構直線驅動模組，選擇安裝半徑最小、沖洗覆蓋面積最大的十字交叉沖洗方法，實現了變壓器散熱器自動沖洗降溫工作由人工向機械化的轉變，而且保證了在帶電沖洗作業中的安全，消除了設備安全隱患，節省了人力成本。

關鍵詞：變壓器 散熱器 自動沖洗 降溫

中圖分類號：TM41 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（a）-0102-02

目前，常見變壓器散熱方式主要包括：自冷、風冷、強油循環風冷、強油循環水冷等。XX公司所轄變壓器670臺，其中，采用強油循環風冷散熱方式共420臺，占總數的62.3%。強油循環風冷散熱方式變壓器冷卻器的冷卻管帶有較密集的鱗片，鱗片間的空隙較小，較容易被雜物和污穢堵塞，導致變壓器散熱效果不良，尤其在夏季高溫季節，致使變壓器溫度直線上升。

1 現狀分析

根據中華人民共和國電力行業標準《高壓電氣設備絕緣技術監督規程》變壓器6℃熱劣化規則：變壓器在超過溫升限值的情況下長期運行，每升高6℃變壓器的使用壽命縮短一半。因此，每年夏季需要對變壓器冷卻器進行沖洗，確保變壓器上層油溫不超過85℃。變壓器的沖洗工作至少需要3人耗時2h，費時費力。并且，工作人員需要克服現場高溫酷暑和大量飛塵的惡劣環境，對人員工作量和身體素質提出了嚴峻的要求。目前，冷卻器的沖洗主要采用高壓水槍進行噴洗。即利用壓力泵將高壓蒸餾水打入噴槍內，然后由工作人員操作對冷卻器散熱管進行清洗。沖洗過程中，若噴濺的水珠濺落到帶電設備上，將引起設備閃絡，嚴重威脅工作人員的人身安全。

綜合目前現場水沖工作存在的缺陷與問題，班組亟需一種自動化的智能機械裝置來進行變壓器冷卻器的自動清洗，以代替傳統的人力勞動。

2 設計方案

2.1 裝置構成

該裝置主要由：二維同步帶側立結構直線驅動模組、步進電機控制器（二軸控制器）、直流高壓水泵、動力電池、逆變器組成。該裝置通過高壓沖噴頭將散熱器鱗片縫隙間污垢沖出，達到清洗散熱器，恢復散熱器散熱效率的目的。裝置如圖1所示。

2.2 沖洗方案

沖洗方案有扇形沖洗法、十字交叉法和H形沖洗法3種，經過反復試驗對比，發現：扇形沖洗方式覆蓋面積直方圖呈現右偏型，主要分布范圍是82.2%～85.2%；模擬過程中，對裝置的安裝半徑進行測量可達1.75m。另外，由于移動桿只有一個固定點，導致裝置運行過程中穩定性不強。H形沖洗方式覆蓋面積直方圖呈現右偏型，主要分布范圍是91.2%～94.2%，沖洗死角主要出現在散熱器上、下兩端；模擬過程中，裝置穩定性較高，但是裝置所需材料多，重量大，安裝半徑可達3m。十字交叉沖洗方式覆蓋面積呈正常型分布，覆蓋面積主要集中在94.0%～94.5%之間，沖洗死角主要出現在水平固定導軌正下方；模擬過程中，裝置穩定性相對較高。

沖洗方案最終選擇安裝半徑最小、沖洗覆蓋面積最大的十字交叉沖洗方法（圖2）。

3 應用效果

經試驗，該裝置不但實現了由人工向機械化的轉變，而且保證了在帶電沖洗作業中的安全，消除了設備安全隱患，節省了人力成本，保障工作人員的身體健康，提高工作效率（圖3）。

4 效益分析

4.1 社會效益

該裝置通過控制箱內的控制電路，對裝置運行軌道進行時間節點和位置節點設置，可實現上下左右前后六向單獨控制和預設軌跡控制。通過縱向導軌兩端的高壓水沖噴頭對散熱器鱗片縫隙間污垢沖出，達到清洗散熱器，恢復散熱器散熱效率的目的。填補了機械自動化進行變壓器冷卻器自動沖洗裝置研發的空白。

4.2 經濟效益

經過實際操作并統計數據得出，該成果沖洗一臺220kV變壓器僅需30min左右，節省了大量的時間，提高了工作效率。變壓器冷卻器智能沖洗裝置不但實現了由人工向機械化的轉變，而且保證了在帶電沖洗作業中的安全，消除了設備安全隱患，節省了人力成本，保障了工作人員的身體健康，提高了工作效率。在應用階段，單次水沖工作中自動沖洗裝置可比人工作業節約很多資金，如果長期推廣使用，將具有較大的經濟效益。本設計操作簡單，工程量小，具有詳細的使用說明和操作標準，易于業內推廣。

5 結語

本項目設計的降溫裝置用于變電站中，自動沖洗電力變壓器強迫油循環的風冷系統。變壓器冷卻器自動沖洗裝置由橫向、縱向導軌、噴嘴、電機、控制系統組成。水沖每片散熱片的時間小于30min/片，實現自動化機械沖洗，無人化作業。

參考文獻

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