特高壓變電站充油設備取油裝置的研制

李鵬，劉學

（國網內蒙古東部電力有限公司內蒙古超特高壓分公司，內蒙古 錫林浩特 026000）

0 引言

特高壓變壓器和注油裝置的泄漏所造成的風險必須被充分考慮。因此，管理人員和員工需要充分了解造成設備泄漏的各種因素，并在此基礎上實施針對性的補救措施，為相關電力設備的安全工作打下堅實的技術基礎。設備漏油的原因是復雜的，設備工作各個環節中的問題都可能會導致漏油。因此，對設備信息系統的分析具有重要的現實意義。

1 變電所充油設備的油損

變電所的注油裝置失去油和空氣，不僅會影響裝置的外觀質量，還會改變裝置的密封狀態。密封狀態的改變會導致水通過壓縮空氣進入裝置，影響電氣設備在正常工作過程中的穩定性，在嚴重情況下，會發生一些安全事故。油箱頂部相關部件泄漏故障的問題尤為明顯，部件泄漏時，無法觀察到設備中潤滑油的明顯損失，但隨著冷卻水的流入，局部潤滑油中的水濃度會急劇增加，造成絕緣層斷裂等危及電氣設備正常運行的事故。

變壓器機械設備具有絕緣性能好、冷卻性能好、滅弧性能好、延緩氧化等優點，已被廣泛應用于高壓電器中。在電器安裝之初，內部變壓器系統的機械設備長期運行，可能會出現相應的故障，一旦設備出現高溫、局部過熱、局部過載時，則很可能出現故障，設備內油也會迅速開裂，形成一些化學氣體。因此，有必要對充油電氣設備和裝置進行油樣試驗。根據國家有關規范的要求，油樣取樣階段和油樣儲存期間必須要嚴格執行密封操作，將空氣與水隔絕在外，避免油內的化學物質消失影響檢測結果。最為關鍵的是傳統的取油技術和方法已不能滿足現代取油系統的新要求[1]。基于此，本文在充油電氣工程、智能設備的基礎上，研究專門的取樣裝置，為全過程控制裝置、確保取油人員的人身安全提供保障，并為實現便捷取油和相關行業的發展提供助力。

2 傳統取油工具的問題

傳統取油設備主要包括玻璃注射工具、大口瓶、鑰匙和儲油瓶。加油人員在實驗室內拆除所有儀器后，從電氣設備的取油口取油樣，放入車輛油箱，然后將車輛返回實驗室完成測試。但是取油、運輸階段存在的問題和隱患較多。

2.1 取油過程中的問題

（1）充油電氣工程裝置數量、類型以及類型自動化程度不同，生產閥門也不同。即使是一些主要設備也沒有專門的泵閥，因此不可能真正實現閉式泵送。

（2） 常規使用取油閥應使用其他工具（如：扳手、管鉗等）。獲取油樣并提高強度和技能不僅易于使用，而且可能因誤用而損壞設備。

（3）在取油過程中，傳統的取油閥不易控制油流。一方面，油樣中容易形成泡沫；另一方面很容易導致燃油噴射和交流變壓器泄漏。

（4） 取油閥通常設置在高空作業中，這對高空作業構成了高風險。

（5） 泵閥的傳統材料主要是鑄鐵，經常暴露在室外，容易產生滑絲、腐蝕和裂紋等風險，這對汽車充油電氣工程和智能設備的安全管理和運營構成了極大隱患。

2.2 油樣運輸中的問題

使用一次性注射器清潔并干燥油樣玻璃。高溫蒸煮后，油樣溫度變化小，密封性能變差。在驅動過程中，油樣的振蕩持續時間越長，油中的溶解氣體（尤其是儲氫材料）就越容易逸出，導致油色譜分析結果不正確。此外，變壓器設備中油氣濃度的檢測對取油容器要求較高，一次性玻璃注射器在取油操作期間，若密封性不合格，容易將油與壓縮空氣混合，無法正確讀取檢測數據。玻璃儲存器穩固性較差，在儲存、運輸、檢驗和設計之間可能會導致油樣損壞，使油樣分析受干擾，且在操作期間會對操作人員的人身安全產生影響。若為偏遠地區，在油樣輸送期間，密封性較差，極易出現滲透現象，保質期一般只有四天，當與其他作業或多站生產相結合時，很難確保油樣的保質期，此時通常需要將勞動力和車輛分開運輸，但這將消耗大量的時間和物質資源[2]。

3 全過程控制專用夾油裝置的開發

針對傳統取油工具的問題，本文研究一種專用取油設備，結構如圖1所示，其包含過渡接頭、不銹鋼板取油鋼，儲油罐等。

3.1 過渡接頭

注油閥可通過各種電氣裝置的旋轉手柄直接與金屬過渡閥連接。過渡金屬接口主要分為系統防塵蓋、可控法蘭、手柄、不銹鋼球閥、泵室等部件。設計的可視取油閥主要由外接有機玻璃氣缸、內置六角螺釘、彈簧和旋轉手柄組成。外缸與設備取油口緊固，內置六角旋轉桿通過旋轉手柄向前移動。前卡口被推到六角螺釘上，并套在取油閥上，以控制六角螺釘的前進和后退，以及閥門和出油口的打開和關閉。旋轉桿的內部是空的，油流入旋轉桿的內腔并流出導油口。泵閥內部設計有一個伸縮彈簧，使用時，彈簧收縮并作用在六角螺釘上，力與其收縮方向相反，以防止螺釘從設備上完全脫落。整個取油過程更安全、更可靠、更方便[3]。

3.2 設備尺寸的確定

根據設備取樣閥的特點，裝置的外筒設計為一個總長度15 cm的圓筒，外直徑為5 cm，內直徑為4.5 cm，螺紋將其與設備油閥連接，導線為緊密匹配方式，避免采樣時漏油。旋轉桿的推力行程約5 cm，低于螺桿的前行程、后行程，可避免螺桿退出閥門。旋轉手柄為圓柱形，可增加摩擦線，能夠為手動旋轉操作提供便捷。

3.3 材料的選擇

裝置外筒為透明有機玻璃，強度與硬度可滿足相應的要求，在取樣過程中全程密封，并在整個過程中顯示。連接管為硅橡膠管，彈性較高，承壓能力強，化學穩定性較高。參照GB/T 7597—2007《電力用油(變壓器油、汽輪機油)取樣方法》選擇材料，依照規定要求開展。

不銹鋼取油罐，可以解決傳統玻璃注射器密封性、牢固性問題，不銹鋼的取油筒替代了傳統玻璃，在油缸內部涂抹有陶瓷膜，氣缸上設置了專門的閥門，共計2個。油樣通過三通閥底門裝入油缸，并引導陶瓷薄膜涂層不銹鋼活塞在磨損后向前移動。整個過程為密封取樣，可充入60 mL油樣，如圖2所示。

自密封取油閥如圖2所示，在取油閥門內部設置了簡單的單向閥，在取油階段，不需要擰開或調整元閥門的控制螺釘，通過提前取出外套管油來控制油量。泵送完成后，泵送噴嘴可自動將其關閉，在泵送過程中，確保安全與密封。內部O形圈共計三層，可確保內部空間的密室性，閥門取樣口尾部設置有專門的保護帽，可實現密封作業。在原設備的除油閥上固定了專門的密封除油閥，能夠將原本生銹或失效的設備更換，以此確保取油階段的密封性。

圖2 取油盒

3.4 設備尺寸的確定

取油閥閥蓋外徑為5.5 cm，線距1.5 mm。密封圈安裝在螺紋連接的底部，與取油口的內部連接，既能防止取樣時漏油，又能保證取油時設備的密封性。

3.5 材料的選擇

閥座由高度穩定的聚合物材料制成，不易受外部溫度變化的干擾。取油口、密封蓋為銅，穩定性較強，內部設置了三層橡膠，密封圈可以隨時更換，以此確保閥門的密封效果。為了減少油樣碰撞，本文設計了一種可拆卸抽屜式油罐。它由五個抽屜組成，通過進一步優化箱內防震泡沫的經濟結構，在運輸過程中合理保護注入器內油樣的環境，實現抗震、防水、輕質的效果[4]。

4 全過程控制專用夾油裝置應用效果

4.1 提高維修效率

（1）取油試驗中，打開油閥門，借助過渡連接手柄就可進行相應的操作，可將維修難度降低。

（2） 縮短取油時間。目前，大型電機變壓器、中型電機變壓器的耗油時間為20 min，在引入專門的取油設備以后，可以將原本的20 min縮短為12 min。同時，單個電壓互感器的取油時間也可以從30 min縮短到15 min。目前，湖南維保公司每年平均提取546 臺交流變壓器和1 179 臺主變壓器、高強度變壓器和輔助變壓器。引進新的取油設備后，每年從處理廠采集油樣的工作開發和學習時間將從2 h減少到1.3 h，通過處理廠采集油樣的工作開發時間將從1.3 h減少到1.0 h。

4.2 降低安全風險

（1）專用防塵帽可阻絕灰塵進入到取樣閥內，將變壓器運行風險降低。如果設備油樣閥損壞，可將其鎖定在原閥上并更換，以降低設備風險和操作風險；如果設備油取樣閥沒有損壞，可以在油取樣后將其拆下，以提高運行的安全系數。

（2） 此裝置可簡化采樣流程，實現作業時間的縮短，如此能夠將人員取油采樣階段的危險性降低，切實維護現場人員的安全。

4.3 延長油樣的保質期

油箱主要用于儲存和運輸，以防光線和水分，其具有良好的密封性能，使溶解在油中的氣體不易流失。分析和測試的研究結果證實，油樣的儲存期一般不超過1天，比傳統的玻璃注射工具（儲存期為2天）更短。

4.4 降低石油取用成本

由于油箱密封性好，當油箱關閉時，抽屜式儲罐可以通過汽車運輸或直接通過第三方配送企業運回，大大降低了油樣的運輸成本。此外，與傳統的取油方法相比，專用取油設備的使用相對簡單，可以大大減少人員總數，節約人員成本。

5 結語

綜上所述，供電負荷的增加，使得加油設備也不斷增加，傳統的取油工具、取油方式已經很難滿足實際的工作需求。基于此，本文提出了這種專用取油設備，其在實際應用中效果顯著，可實現效率的提升，能夠降低技術風險，延長油樣的使用壽命，大幅度降低石油生產成本。