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(wǎng)有限責(zé)任公司江門(mén)供電局，廣東 江門(mén) 529000）

瓦斯繼電器作為變電站主變壓器的重要保護(hù)裝置，須定期對(duì)其進(jìn)行校驗(yàn)，當(dāng)其出現(xiàn)故障時(shí)，須立即進(jìn)行更換[1]。為提高變電站主變壓器瓦斯繼電器相關(guān)試驗(yàn)校檢、檢修更換一系列工作安全性和工作效率，提升人機(jī)工效，本項(xiàng)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(chēng)氣體繼電器，是變壓器重要主保護(hù)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(nèi)。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障，短路電流和短路點(diǎn)電弧作用下變壓器油或者其他絕緣材料發(fā)生分解產(chǎn)生氣體或者出現(xiàn)油流涌動(dòng)，觸發(fā)瓦斯繼電器接點(diǎn)動(dòng)作，從而及時(shí)發(fā)出輕瓦斯告警或者重瓦斯動(dòng)作自動(dòng)切除變壓器。根據(jù)電力設(shè)備修試規(guī)程，須定期對(duì)瓦斯繼電器開(kāi)展試驗(yàn)校驗(yàn)工作，確保瓦斯繼電器處在正常運(yùn)作狀態(tài)。當(dāng)主變壓器瓦斯繼電器發(fā)生故障時(shí)，須及時(shí)進(jìn)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(gè)柔性調(diào)節(jié)的作用，填補(bǔ)或者消除瓦斯繼電器尺寸不同帶來(lái)的安裝誤差[2]。

瓦斯繼電器和金屬波紋管配合現(xiàn)場(chǎng)安裝圖如圖1 所示。

圖1 瓦斯繼電器和波紋管配合現(xiàn)場(chǎng)安裝圖

2 裝置的研制

2.1 變壓器瓦斯繼電器更換維護(hù)工作現(xiàn)狀

主網(wǎng)變壓器是主網(wǎng)變電站的心臟之器，是主網(wǎng)最為重要的電力設(shè)備之一。瓦斯繼電器是實(shí)現(xiàn)主變主保護(hù)的重要電力設(shè)備之一[3]，現(xiàn)階段開(kāi)展其相關(guān)試驗(yàn)校檢、檢修更換一系列工作須要拆下瓦斯繼電器時(shí)，主要靠人力用手壓縮與瓦斯繼電器相接的波紋管，來(lái)輔助更換瓦斯繼電器。隨著對(duì)瓦斯繼電器的試驗(yàn)校檢、檢修更換一系列工作開(kāi)展，檢修人員發(fā)現(xiàn)：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(wú)任何支撐平臺(tái)，加上來(lái)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(diǎn)在于部分瓦斯繼電器由于尺寸稍有不同時(shí)，須要調(diào)整波紋管伸縮量來(lái)滿足安裝需求空間。其次，瓦斯繼電器兩側(cè)存在密封膠圈，部分瓦斯繼電器甚至沒(méi)有密封膠圈凹槽，密封膠圈靠?jī)蓚?cè)設(shè)備壓力壓緊，所以在安裝過(guò)程中，密封膠圈容易發(fā)生位移導(dǎo)致安裝質(zhì)量下降，甚至產(chǎn)生密封不良情況，同時(shí)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(hù)工作困難分析

瓦斯繼電器尺寸不同時(shí)，須要調(diào)整波紋管伸縮量來(lái)滿足安裝需求空間。波紋管伸縮量壓縮時(shí)，靠人力徒手調(diào)整，難度較大，且精度難以把握，人機(jī)功效低，容易加大檢修人員作業(yè)疲勞值，增大作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

波紋管是金屬材質(zhì)，表面光滑，加上更換瓦斯繼電器過(guò)程中可能沾帶變壓器油，容易造成檢修人員調(diào)整伸縮量時(shí)脫手，造成機(jī)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(jìn)行變壓器瓦斯繼電器更換維護(hù)工作提供便利，減小作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，提高作業(yè)質(zhì)量。

2.3 變壓器瓦斯繼電器更換維護(hù)工作改進(jìn)方法

提高變電站主變壓器瓦斯繼電器更換維護(hù)安全性和工作效率，提升人機(jī)工效，本項(xiàng)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(jī)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(yīng)在狹小空間壓縮功能要求，且適合常見(jiàn)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(yè)安全、從容進(jìn)行，保證設(shè)備檢修工作順利開(kāi)展及保障作業(yè)人員安全。如圖2、圖3 所示，本項(xiàng)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(jié)構(gòu)。

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(jié)構(gòu)

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(shí)物圖

3 裝置結(jié)構(gòu)構(gòu)成

筆者團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)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(yōu)勢(shì)：裝拆靈活簡(jiǎn)便，能在狹小空間機(jī)械性有效調(diào)整波紋管壓縮量。該波紋管壓縮裝置分為動(dòng)力部分、傳動(dòng)部分、嵌套部分3 部分。

動(dòng)力部分由搖桿組成，搖桿加大動(dòng)力力臂，通過(guò)搖動(dòng)搖桿提供動(dòng)力，減小相關(guān)檢修試驗(yàn)作業(yè)人員作業(yè)疲勞值。

傳動(dòng)部分通過(guò)棘輪、齒輪、鏈條[4]實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳動(dòng)。

嵌套部分采用扁平圓環(huán)設(shè)計(jì)，增大裝置與波紋管的嵌套貼合面，減小壓縮時(shí)壓強(qiáng)，避免對(duì)設(shè)備造成損傷；圓環(huán)嵌套裝置可打開(kāi)和有效緊鎖，操作簡(jiǎn)單，可根據(jù)不同規(guī)格的波紋管直徑配置相應(yīng)的嵌套環(huán)滿足使用要求。

4 技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn)

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(guò)激光強(qiáng)化技術(shù)表面處理，提高裝置的強(qiáng)度和耐久度，從而實(shí)現(xiàn)壓縮時(shí)可獲得較大的齒輪和鏈條咬合力，能承受住波紋管壓縮時(shí)產(chǎn)生的反作用力而裝置不發(fā)生形變，實(shí)現(xiàn)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(kāi)的2 個(gè)半環(huán)組成，使用時(shí)組合成的嵌套環(huán)直接卡在波紋管凸起波紋之間，對(duì)波紋管起壓縮作用，具備可拆卸功能，可適應(yīng)多種尺寸直徑規(guī)格的波紋管。一般來(lái)說(shuō)，變電站變壓器斯繼電器的波紋管常見(jiàn)直徑尺寸有80 mm 和50 mm 兩種，可適當(dāng)制作兩套嵌套環(huán)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(gòu)收納功能，將裝置收納至箱內(nèi)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(gòu)，可在裝置出現(xiàn)故障時(shí)實(shí)現(xiàn)零件化更換，經(jīng)濟(jì)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(shí)現(xiàn)裝置壓縮自保持功能，有效減小檢修人員作業(yè)疲勞值。

5 效果測(cè)試及效益分析

為了檢驗(yàn)本裝置在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用效果，在江門(mén)供電局變電站中進(jìn)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(yè)效率，縮短了變壓器瓦斯繼電器更換維護(hù)工作需要停電時(shí)間，為企業(yè)帶來(lái)較大效益。同時(shí)，該裝置的使用使瓦斯繼電器更換維護(hù)工作更加標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，使作業(yè)人員作業(yè)安全性進(jìn)一步提高。因此，此項(xiàng)輔助更換變壓器瓦斯繼電器的波紋管壓縮裝置的研制，對(duì)于電力企業(yè)而言，可以有效降低運(yùn)維需求成本，實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。