王明欽 劉 瑞 張寶山 郭美榮 張洪東 劉洪波

（1.國(guó)網(wǎng)臨沂供電公司 2.山東電工運(yùn)檢工程有限公司 3.沈陽(yáng)新工電氣有限公司）

0 引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對(duì)電力負(fù)荷的需求也越來(lái)越高，需要時(shí)刻關(guān)注電力設(shè)備的安全運(yùn)行確保電力需求的滿(mǎn)足。電力變壓器是發(fā)、輸、變、配電系統(tǒng)中的重要設(shè)備之一，它的性能、質(zhì)量直接關(guān)系到電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和運(yùn)營(yíng)效益，其中變壓器的故障在很大程度上制約著電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，對(duì)故障的分析尤為重要。對(duì)變壓器的外部故障診斷，可以通過(guò)外觀檢測(cè)進(jìn)行分析判斷。對(duì)其內(nèi)部故障診斷，需要通過(guò)分析絕緣油中溶解氣體來(lái)判斷，而在整個(gè)分析過(guò)程中，氣體的準(zhǔn)確分析在一定程度上決定了變壓器內(nèi)部故障判斷的正確性，所以對(duì)氣體的分析提出一定的高要求。

傳統(tǒng)的檢測(cè)方式，采用取油的策略，不能直接提取所含氣體量，需要通過(guò)對(duì)絕緣油的提取，從中分析油中特征氣體的含量，而這種策略，需要留出一定的時(shí)間進(jìn)行取油，這樣會(huì)造成部分氣體再次回到油中，導(dǎo)致氣體分析不準(zhǔn)確，而此種取氣設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制排氣取樣和人工遠(yuǎn)程控制排氣取樣，實(shí)現(xiàn)油樣和氣樣的雙重提取，同時(shí)保障人員的生命安全，且進(jìn)一步提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

經(jīng)研究，目前國(guó)內(nèi)對(duì)于變壓器油中取氣的方法部分學(xué)者有從基于頂空取氣的角度來(lái)入手分析變壓油的脫氣裝置［1］；也有從色譜檢測(cè)器現(xiàn)階段存在的穩(wěn)定性、脫氣單元?dú)饷苄?、脫氣單元設(shè)計(jì)工藝、出峰值數(shù)據(jù)讀取算法等問(wèn)題入手分析變壓器油溶解氣體監(jiān)測(cè)裝置［2］；還有的從影響取樣精度的因素入手分析，并將單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用到取樣裝置的研究中［3］；本文基于對(duì)國(guó)內(nèi)當(dāng)前取氣裝置的研究、油氣分離器裝置的研究、變壓器故障診斷等文獻(xiàn)的閱讀［4－10］，以及結(jié)合實(shí)際情況，綜合分析，研制變壓器自動(dòng)取氣裝置。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 總體概述

變壓器自動(dòng)排氣取樣器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“取樣器”），為油浸變壓器上使用的一種自動(dòng)控制排氣取樣和人工遠(yuǎn)程控制排氣取樣的專(zhuān)用裝置。它通過(guò)導(dǎo)管與氣體繼電器連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體的自動(dòng)控制排放和人工遠(yuǎn)程控制排放，并在排放完畢后保留100ml氣樣，在實(shí)現(xiàn)非人工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)排放氣體的同時(shí)，也為化驗(yàn)員提供一種操作簡(jiǎn)單和不受時(shí)間約束的取氣樣方式，保障作業(yè)人員的安全。

該取樣器如下圖所示，主要由導(dǎo)管、油氣分導(dǎo)器、中間繼電器、端子排、電磁閥、排油測(cè)試按鈕、角通式排氣閥、直通式排油閥、氣樣保留瓶、油封盒、油封卡裝機(jī)構(gòu)、箱體、透視蓋和翻蓋等部分及相關(guān)零件組成。連接氣體繼電器的氣體報(bào)警信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)氣體的自動(dòng)控制排放，連接控制按鈕可以實(shí)現(xiàn)人工遠(yuǎn)程控制排放。

圖 整體結(jié)構(gòu)圖

1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)（見(jiàn)表1～表3）

表1 磁簧開(kāi)關(guān)額定容量

表3 中間繼電器

適應(yīng)地區(qū)：一般地區(qū)和濕熱帶地區(qū)。

環(huán)境溫度：－40～45℃。

表2 電磁閥

取氣量：＜100ml。

密封性能：承受氣壓試驗(yàn)0.2MPa無(wú)滲漏。

2 工作原理

正常運(yùn)行中氣體繼電器充滿(mǎn)變壓器油，油氣分導(dǎo)器的下部也充滿(mǎn)變壓器油，分導(dǎo)器下部的常閉磁簧開(kāi)關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)，中間繼電器電源控制回路在接通中。當(dāng)氣體繼電器內(nèi)氣體聚積量大于250ml并發(fā)出氣體報(bào)警后，中間繼電器的線圈啟動(dòng)回路接通，電磁閥開(kāi)啟，變壓器油經(jīng)排放軟管排出。當(dāng)導(dǎo)管內(nèi)變壓器油排放完畢，氣體進(jìn)入油氣分導(dǎo)器內(nèi)，常閉式磁簧開(kāi)關(guān)切斷中間繼電器的電源回路，電磁閥關(guān)閉并停止排油。

2.1 油氣分導(dǎo)原理

油氣分導(dǎo)的主要原理是重力沉降分離和碰撞分離。沉降分離是利用兩種介質(zhì)的密度差，把液滴從氣體中沉降下來(lái)［11］。油氣分導(dǎo)排放原理是將分段導(dǎo)出的油和氣，通過(guò)分導(dǎo)器的控制，經(jīng)不同的路徑排出，氣體的排放控制是通過(guò)對(duì)油的排放控制實(shí)現(xiàn)的，油的排放指令來(lái)自氣體繼電器的氣體報(bào)警信號(hào)或控制按鈕。

此時(shí)氣體經(jīng)角通式排氣閥、氣樣保留瓶和油封盒及排放軟管排出。

氣體排放完畢后，變壓器油重新進(jìn)入油氣分導(dǎo)器內(nèi)，氣體排放口關(guān)閉，變壓器油停止補(bǔ)入，但有100ml氣體被封存在氣樣保留瓶中。

2.2 氣樣留存原理

氣樣保留瓶總成由氣樣保留瓶、氣體排放頭和排氣推桿組成，氣樣保留瓶在安裝時(shí)，上下兩端的自封閥處于壓縮開(kāi)啟狀態(tài)，氣體可以流通；當(dāng)氣樣保留瓶被取下后，兩端自封閥閥桿向外彈出，將氣體封存在氣樣保留瓶?jī)?nèi)；氣樣保留瓶取下后安裝氣樣排放頭和排氣推桿可取出氣樣。

3 功能實(shí)現(xiàn)

3.1 自動(dòng)控制排放部分

1）電源220V接端子排1～2點(diǎn)。

2）氣體繼電器氣體報(bào)警信號(hào)X1接端子排3～4點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)氣體自動(dòng)控制排放，當(dāng)用于智能變壓器和無(wú)人值守機(jī)站使用時(shí)，必須使用X1信號(hào)控制。

3.2 人工遠(yuǎn)程控制排放部分

1）如遇技術(shù)壁壘無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制排放，可將電源220V接端子排1～2點(diǎn)，按鈕K接端子排3～4點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)氣體的人工遠(yuǎn)程控制排放；

2）控制按鈕必須選常閉式接通恢復(fù)按鈕；

3）按鈕的設(shè)置地可選在主控室的氣體報(bào)警器的面板上，但按鈕控制回路要受氣體報(bào)警信號(hào)控制，防止在無(wú)氣體時(shí)誤操作產(chǎn)生排油現(xiàn)象；

4）人工遠(yuǎn)程控制按鈕的設(shè)置為取樣器之外的設(shè)計(jì)范疇，本公司只提供技術(shù)路徑和方法，實(shí)際應(yīng)用中還可衍生出其他控制排放方法，如自動(dòng)控制與人工遠(yuǎn)程控制的雙重控制排放等，僅供參考。

3.3 排油測(cè)試部分

用以檢驗(yàn)控制排放系統(tǒng)是否正常，“開(kāi)啟”按一下即開(kāi)始排油，“關(guān)閉”按一下即排油停止。

3.4 導(dǎo)管部分

1）將導(dǎo)管7的M8絲頭擰入氣體繼電器排氣接口；

2）將導(dǎo)管沿變壓器側(cè)壁由高向低走向固定，不許升高和盤(pán)圈；

3）鋸掉多余導(dǎo)管，倒鈍內(nèi)外銳角，清理內(nèi)孔殘?jiān)?，插入分?dǎo)器上接頭9內(nèi)不小于30mm，再擰緊螺帽固定；

4）運(yùn)行中角通式排氣閥12開(kāi)啟，直通式排油閥17關(guān)閉，排氣軟管插入排油軟管的三通接頭上將殘液經(jīng)一個(gè)路徑排放。

3.5 氣樣的提取部分

1）當(dāng)氣體排放完畢后要取走氣樣時(shí)，將油封盒20的手柄下拉15mm向右 （或左）轉(zhuǎn)約30度卡固；

2）將氣樣保留瓶15下移，使上接頭與角通式排氣閥接口脫離，斜置并繼續(xù)下移取出。氣樣保留瓶被取下后，上下自動(dòng)密封閥將瓶?jī)?nèi)氣樣密封；

3）取氣前在氣樣保留瓶的上下密封閥處，分別擰上氣體排放頭29和排氣推桿30，鎖緊螺母19退出螺紋旋合狀態(tài)，推動(dòng)排氣推桿即可排出氣樣；

4）氣樣保留瓶的安裝與退卸的程序相反，但必須將活塞拉至取氣瓶手柄端，擰鎖緊螺母19固定，擰下氣體排放頭29和排氣推桿30后安裝。

4 注意事項(xiàng)

1）導(dǎo)管可以對(duì)氣體平行導(dǎo)引輸送，禁止上行坡度和盤(pán)圈固定，當(dāng)平行走向距離大于2m時(shí)，建議在硬管內(nèi)穿過(guò)架設(shè)并固定。

2）在保證導(dǎo)管規(guī)范架設(shè)固定情況下，氣體可以完成遠(yuǎn)距離輸送排放，建議取樣器設(shè)置在高壓禁區(qū)之外使用。

3）導(dǎo)管接頭和分導(dǎo)器上接頭的密封，由兩個(gè)0形膠圈插接密封實(shí)現(xiàn)，安裝中如有損壞或丟失，將盒內(nèi)備品換上即可。

4）套裝在氣樣保留瓶上口和油封盒上口處的膠圈為易損件，用戶(hù)使用備品自行更換。

5）在取樣器的箱體26底部有備裝預(yù)留孔Ⅰ和Ⅱ二組，適合傳統(tǒng)導(dǎo)氣盒（取氣盒）安裝替換，更換時(shí)應(yīng)取下氣樣保留瓶找到相應(yīng)點(diǎn)位，擰下密封螺釘即可安裝固定。

5 結(jié)束語(yǔ)

自動(dòng)取氣裝置的研制和應(yīng)用，一方面解決變壓器直接提取氣樣的需求，另一方面也為分析變壓器故障提供了另一層面的直接研究，在確保人員安全的情況下，對(duì)變壓器進(jìn)行分析，為變壓器的正常運(yùn)行提供保障。