一種輔助更換變壓器瓦斯繼電器的波紋管壓縮裝置的研制

何嘉成，馮奕鈞，李志濤

（廣東電網有限責任公司江門供電局，廣東 江門 529000）

瓦斯繼電器作為變電站主變壓器的重要保護裝置，須定期對其進行校驗，當其出現故障時，須立即進行更換[1]。為提高變電站主變壓器瓦斯繼電器相關試驗校檢、檢修更換一系列工作安全性和工作效率，提升人機工效，本項目擬研制適用于狹窄空間的一種輔助更換變壓器瓦斯繼電器的波紋管壓縮裝置。

1 瓦斯繼電器和波紋管基本作用

1.1 瓦斯繼電器

瓦斯繼電器，也稱氣體繼電器，是變壓器重要主保護裝置之一，通常搭配波紋管裝在變壓器油箱和油枕之間管道內。當變壓器內部發生故障，短路電流和短路點電弧作用下變壓器油或者其他絕緣材料發生分解產生氣體或者出現油流涌動，觸發瓦斯繼電器接點動作，從而及時發出輕瓦斯告警或者重瓦斯動作自動切除變壓器。根據電力設備修試規程，須定期對瓦斯繼電器開展試驗校驗工作，確保瓦斯繼電器處在正常運作狀態。當主變壓器瓦斯繼電器發生故障時，須及時進行更換。

1.2 金屬波紋管

變電站主變壓器瓦斯繼電器的波紋管由金屬制成，和瓦斯繼電器配合使用，起到一個柔性調節的作用，填補或者消除瓦斯繼電器尺寸不同帶來的安裝誤差[2]。

瓦斯繼電器和金屬波紋管配合現場安裝圖如圖1 所示。

圖1 瓦斯繼電器和波紋管配合現場安裝圖

2 裝置的研制

2.1 變壓器瓦斯繼電器更換維護工作現狀

主網變壓器是主網變電站的心臟之器，是主網最為重要的電力設備之一。瓦斯繼電器是實現主變主保護的重要電力設備之一[3]，現階段開展其相關試驗校檢、檢修更換一系列工作須要拆下瓦斯繼電器時，主要靠人力用手壓縮與瓦斯繼電器相接的波紋管，來輔助更換瓦斯繼電器。隨著對瓦斯繼電器的試驗校檢、檢修更換一系列工作開展，檢修人員發現：變壓器本體瓦斯繼電器安裝位置往往靠近油枕處，且下方無任何支撐平臺，加上來自波紋管的位置限制，造成檢修人員更換安裝瓦斯繼電器工作難度較大。其中難點在于部分瓦斯繼電器由于尺寸稍有不同時，須要調整波紋管伸縮量來滿足安裝需求空間。其次，瓦斯繼電器兩側存在密封膠圈，部分瓦斯繼電器甚至沒有密封膠圈凹槽，密封膠圈靠兩側設備壓力壓緊，所以在安裝過程中，密封膠圈容易發生位移導致安裝質量下降，甚至產生密封不良情況，同時可能使密封膠圈擠壓摩擦損壞。

2.2 變壓器瓦斯繼電器更換維護工作困難分析

瓦斯繼電器尺寸不同時，須要調整波紋管伸縮量來滿足安裝需求空間。波紋管伸縮量壓縮時，靠人力徒手調整，難度較大，且精度難以把握，人機功效低，容易加大檢修人員作業疲勞值，增大作業風險。

波紋管是金屬材質，表面光滑，加上更換瓦斯繼電器過程中可能沾帶變壓器油，容易造成檢修人員調整伸縮量時脫手，造成機械打擊使人受傷。

因此，亟須研制一種輔助更換變壓器瓦斯繼電器的波紋管壓縮裝置，克服以上難題，為檢修人員進行變壓器瓦斯繼電器更換維護工作提供便利，減小作業風險，提高作業質量。

2.3 變壓器瓦斯繼電器更換維護工作改進方法

提高變電站主變壓器瓦斯繼電器更換維護安全性和工作效率，提升人機工效，本項目擬研制一種輔助更換變壓器瓦斯繼電器的波紋管壓縮裝置。裝置的機械性能有效壓縮與變壓器瓦斯繼電器相接的波紋管，能適應在狹小空間壓縮功能要求，且適合常見的變壓器瓦斯繼電器的波紋管尺寸，壓縮波紋管至一定位置，讓更換作業安全、從容進行，保證設備檢修工作順利開展及保障作業人員安全。如圖2、圖3 所示，本項目研制出的一種輔助更換變壓器瓦斯繼電器的波紋管壓縮裝置的具體結構。

圖2 一種輔助更換變壓器瓦斯繼電器的波紋管壓縮裝置結構

圖3 一種輔助更換變壓器瓦斯繼電器的波紋管壓縮裝置實物圖

3 裝置結構構成

筆者團隊設計的一種輔助更換變壓器瓦斯繼電器的波紋管壓縮裝置，有以下優勢：裝拆靈活簡便，能在狹小空間機械性有效調整波紋管壓縮量。該波紋管壓縮裝置分為動力部分、傳動部分、嵌套部分3 部分。

動力部分由搖桿組成，搖桿加大動力力臂，通過搖動搖桿提供動力，減小相關檢修試驗作業人員作業疲勞值。

傳動部分通過棘輪、齒輪、鏈條[4]實現動力傳動。

嵌套部分采用扁平圓環設計，增大裝置與波紋管的嵌套貼合面，減小壓縮時壓強，避免對設備造成損傷；圓環嵌套裝置可打開和有效緊鎖，操作簡單，可根據不同規格的波紋管直徑配置相應的嵌套環滿足使用要求。

4 技術關鍵點及創新點

此輔助更換變壓器瓦斯繼電器的波紋管壓縮裝置采用不銹鋼材制作，通過激光強化技術表面處理，提高裝置的強度和耐久度，從而實現壓縮時可獲得較大的齒輪和鏈條咬合力，能承受住波紋管壓縮時產生的反作用力而裝置不發生形變，實現狹窄空間可靠壓縮波紋管能力[5]。

該輔助更換變壓器瓦斯繼電器的波紋管壓縮裝置適用性好。嵌套部分為可打開的2 個半環組成，使用時組合成的嵌套環直接卡在波紋管凸起波紋之間，對波紋管起壓縮作用，具備可拆卸功能，可適應多種尺寸直徑規格的波紋管。一般來說，變電站變壓器斯繼電器的波紋管常見直徑尺寸有80 mm 和50 mm 兩種，可適當制作兩套嵌套環配置使用。

該輔助更換變壓器瓦斯繼電器的波紋管壓縮裝置具備可解構收納功能，將裝置收納至箱內固定存放，方便工器具管理。

該輔助更換變壓器瓦斯繼電器的波紋管壓縮裝置可解構，可在裝置出現故障時實現零件化更換，經濟性好。

該輔助更換變壓器瓦斯繼電器的波紋管壓縮裝置可實現裝置壓縮自保持功能，有效減小檢修人員作業疲勞值。

5 效果測試及效益分析

為了檢驗本裝置在現場實際使用效果，在江門供電局變電站中進行試用。使用本輔助更換變壓器瓦斯繼電器的波紋管壓縮裝置，提高了人員作業效率，縮短了變壓器瓦斯繼電器更換維護工作需要停電時間，為企業帶來較大效益。同時，該裝置的使用使瓦斯繼電器更換維護工作更加標準化、規范化，使作業人員作業安全性進一步提高。因此，此項輔助更換變壓器瓦斯繼電器的波紋管壓縮裝置的研制，對于電力企業而言，可以有效降低運維需求成本，實現電力企業的穩定發展。