变压器油试验是诊断电力设备状态的有效手段之一,可在不损伤设备的条件下,准确预判故障及缺陷。在新设备投运验收、周期预试定检、设备状态诊断和缺陷事故抢修等涉及变电一次设备(变压器、电抗器、CT、PT等)的运维环节,都应开展该项工作。
通过对广东、湖南、安徽和河南等地电网的一次设备变压器油取样工作情况进行调研发现,现有的变压器油取样作业普遍存在取样的密封性受作业人员手法影响大、工具繁多携带不便、废油收集困难和高处取样风险大等问题。
近年来,越来越多的人开始意识到全密封取样对于确保试验结果准确的重要性。业内专家学者也曾提出一些改进方案,有人曾针对改进取样操作、转移取样作业地点和降低颗粒度测试环境干扰等问题设计过一些取样装置,这些装置能有效改善取样过程中的密封性问题,但均未考虑如何收集取样过程中排出的废油,也未考虑对取样工具的集成优化收纳方案。在实际取样工作中,为了避免废油排放造成环境污染等不利影响,有必要研究更为合理、便捷的废油收集方法。然而,国内文献中提到的废油处理方法绝大多数都仅适用于大型工程的大批量废油回收、处理,鲜有提及如何优化收集日常取样操作中排出的废油、如何集成收纳取样工具,市场上也无相关产品。
为此,本文设计了一种多功能集成型变压器油全密封取样装置,可在设备变压器油取样工作中使用,解决上述问题。
1、功能及原理设计
多功能集成型变压器油全密封取样装置(以下简称取样装置)由设备旋接螺帽、油路管道、密封三通阀、创新装置本体和废油收集容器等部分组成。取样装置的设备旋接螺帽与设备取油阀相接,通过油路管道将作业收集。取样过程中的废油可流入取样装置废油收集容器中,收集容器可拆卸,倒出收集到的废油。
各部分功能特点及原理简述如下。
1)设备旋接螺帽。设备旋接螺帽一端与设备油样取样口连接,另一端与创新装置本体的油路管道连接。设备内充绝缘油,经旋接接头、油路管道和密封三通阀,实现取油样和废油排出收集。旋接螺帽与设备相连的端口有自适应调节卡口设计,能适配不同尺寸的设备取样阀接口;同时,接头有自密封设计,能确保与设备取样阀紧固旋接,确保取样过程的气密性。
2)油路管道。设备内充变压器油通过油路管道经密封三通阀、创新装置本体流入取样针筒,实现全密封取样,将作业地点从设备高处下引至地面。
3)密封三通阀。密封三通阀嵌入在创新装置本体上。通过三通阀开关切换变压器油油路,将三通阀旋至不同位置可分别实现变压器油全密封取样、死体积废油收集和冲洗取样针筒。该密封三通阀及与之相连的油路管道均嵌入、固定在创新装置本体上,保障了取样过程的密封性,避免了取样过程中油路管道滑脱。
4)创新装置本体。创新装置本体箱体背部有固定卡扣,可将装置本体固定在地面物体上,并可根据作业者需求灵活调整固定高度。装置展开后可形成一个简易作业平台,平台上可固定放置取样针筒、胶管胶粒等取样作业所需的工具,便于工作人员操作。
5)废油收集容器。该容器固定在创新装置本体上,通过油路管道与密封三通阀相连,当三通阀旋至排油档时,可收集取样作业过程中排出的设备死体积废油以及冲洗取样针筒产生的废油。
2、现场应用效果
取样装置自2017年10月开始在多个地市供电局(如珠海局等)进行推广应用,效果良好,具体表现如下。
1)取样作业点优化,降低安全风险。取样点下引至地面,缩短了人员高空滞留时间,彻底消除了高处作业存在的人员触电、摔伤以及高空坠物等安全风险。
2)取样工具的集成收纳设计,优化原作业模式。集成收纳十余件取样工具,本体基座打开后可形成简易作业平台,将工具、取样针筒放置在平台上,携带更安全便捷。
3)内置的废油回收设计,提高工作效率。通过创新装置本体上的密封三通阀切换选择“取油样档” “排废油档”以及“关闭油路档”。其中,“排废油档” 实时回收取样过程中排出的废油,每次取样可将废油处理时间从10min缩短至1min。
4)优化密封设计,确保样品密封性。旋接螺帽、密封三通阀和油路管道均进行了相应的自密封设计,防止油中特征气体组分逸散,避免因气密性不好所导致的样品失真。
为进一步验证多功能集成型变压器油全密封取样装置在保障试验结果准确性上的优势,项目组运用新(多功能集成型变压器油全密封取样)、旧取样装置,对同一设备进行了取样(取2个试样)及试验数据比对。
对于容易逸散的氢气特征组分,本文提出的多功能集成型变压器油全密封取样装置所得样品检出的氢气值更高,这说明该装置可有效改善取样的密封性。
3、结语
本文提出的多功能集成型变压器油全密封取样装置设计,独创性地提供了作业地点从高处转移至地面的优化方案,同时,可集成收纳取样作业过程中用到的多种工具,还可实现取样过程中所排废油的实时回收。其具有操作简单、携带、使用方便、易推广和实用性强等优点。成果的应用可有效防止因取样操作手段不当造成的氢气特征组分的逸散,确保试验结果的真实性和准确性,降低了取样工作的安全风险,提高了作业人员的工作效率,优化了废油回收管控,符合环保、节能的绿色电网发展理念。