理想化的变压器呼吸器改造.doc

变压器呼吸器改造报告
 呼吸器又称吸湿器，是主变压器(本文所指变压器均为油浸式电力变压器)的一个附属安全保护装置，其内部充有吸附剂如硅胶式活性氧化铝，吸附剂采用硅胶时常在其中放入一部分变色硅胶(用3％氮化钴水溶液将硅胶浸渍后，在120～140‘C高温下干燥4～6 h，使水分蒸发即呈兰色)，当变色硅胶由兰色变为淡红色时，表明吸附剂已经受潮，必须更换和干燥。对主变压器来说，更换呼吸器硅胶是一项经常性的维护工作。
我司变压器设备中，呼吸器的容积的尺寸分类有六种，厂家有几家，连接法兰尺寸有五种、密封方式有三种。
现行的呼吸器由于类型繁多，导致更换硅胶工艺复杂，特别是密封效果控制困难，平均更换一次要35分钟，造成潮气直接进入时间较长，这些直接影响了硅胶的使用周期。主变压器、站变、主变压器调压开关等充油设备中的变压器油的主要作用是绝缘，而水分、杂质是影响绝缘性能的两大杀手。呼吸器硅胶在主变压器、站变和主变压器调压开关等充油设备中的主要作用是吸附进入这些设备油枕空气中的水分、杂质，起到非常重要的过滤作用，减缓绝缘油的劣化速度。但在过滤的同时硅胶本身也吸收了潮气中的水分变成淡红色（下面把它简称为“变色”），所以硅胶变色后必须对其进行更换，以保证硅胶的良好过滤性能，从而保证绝缘油的绝缘性能。按规定在硅胶变色量超过硅胶盅容积的2/3时，必须将其更换。
充油设备的呼吸器硅胶使用周期短，频繁受潮变色，将严重威胁到站内变电设备的安全运行，是长期以来管理的“顽疾”。
另外，呼吸器失去作用，造成变压器主绝缘异常；变压器呼吸器堵塞也有过的现象，呼吸器堵塞使变压器不能进行呼吸，可能造成防爆膜破裂、漏油、进水或假油面。

一、 明确难点与突破口
呼吸装置一般由油杯、硅胶盅、呼吸接头、密封胶垫这四部分组成。每个部分因为生产厂家的不同，都有不同的规格，图1是呼吸器硅胶容易受潮变色的情况分析图。
硅胶溶剂不足
硅胶容易受潮变色
硅胶盅容量不够大

呼吸器装置结构不合理
更换过程中潮气直接进入管道聚聚积

油杯盅不透明
看不见油杯

呼吸器装置密封形式不合理

呼吸装置密封不良

密封胶质量差

图1 呼吸器硅胶受潮变色分析
不同的生产厂家生产的呼吸器各有不同，引起硅胶容易受潮变色的主要原因是：硅胶盅容量不够大；呼吸装置结构不合理，呼吸器底部的油杯是不透明的，看不见内部标志和容积；呼吸装置密封形式不合理；密封胶质量差。呼吸器失效后硅胶与大气直接相通，影响使用寿命，硅胶失去作用，空气直接进入储油柜内，造成变压器油劣化或形成凝露，危害设备的安全运行；所以，只要解决以上五个问题，就能解决硅胶容易受潮变色的问题。
研制新型呼吸器的突破口为：针对硅胶容量不足，可以按比例设计大容量的硅胶盅；针对更换过程中潮气直接进入管道聚积，可以设计阀门实现硅胶全天候过滤，并重新设计接头的连接方式，将5种法兰形式和3种密封方式统一成为一种方便快捷的连接方式；针对呼吸装置密封不良，可以采用统一的密封方式和将“O”优质型密封圈固定在一专用的密封槽的方法，解决密封性不好的问题。
二、 改造的技术内容
现有的设备是造成硅胶更换时间长，没经过呼吸器硅胶过滤的空气直接进入主变压器体内，从而使硅胶受潮变色，这也是研制新型呼吸器装置需要解决的技术难题。按比例设计大容积的硅胶盅，按主变压器的实际情况设计新的呼吸器，加大1倍以上的容积，增加硅胶量，就能延长它的更换周期；现有的呼吸装置结构和密封形式不合理，是造成硅胶更换时间长，没经过呼吸器硅胶过滤的空气直接进入设备体内，而使硅胶受潮变色快，针对这个问题，采用了U型连通式。
主变压器在运行时，呼吸气管不能堵塞，因为变压器温度并不是恒定的，温度高时绝缘油油位上升，油枕中的空气经呼吸器排出，如果在这时封闭呼吸气管，油枕中的空气因为排不出而导致瓦斯继电器动作，发生事故，严重时变压器还会发生爆炸，U型连通式就是针对这方面做了优化。在硅胶更换过程中，始终保持了变压器呼吸气管的畅通，而且杜绝了在更换中潮气进入设备的可能性，保持了硅胶的良好过滤性能，U型连通式是由标准连接接头、连接套管、球阀、免工具卡套更换接头和大容量硅胶盅构成。该方案的特点是：增加一个呼吸器接口J2，构成U型连接方式，正常工作时Q2关闭。当呼吸器A的硅胶受潮变色需要更换时，把备用呼吸器B装到J2接口上，打开Q2球阀，这时呼吸器B开始运行；接着关闭Q1球阀，把呼吸器A从J1接口上拧下来退出运行，详细的设计方案如图2所示。
标准接头
呼吸气管
J2
J1
A
B
Q1
Q2

球阀

免工具卡套更换接头

标准密封垫

大容量硅胶盅

图2　U型连通式的工作原理
三、 改造的创新点
当前变压器呼吸器硅胶应用没有得到重视，都是直通式的工作方式，这些工作方式没有很好考虑各地设备使用环境，只是简单的用一些螺丝和一些胶垫把呼吸器跟变压器组合连通，所以容易出现问题。如呼吸器里的硅胶使用周期短、更换硅胶用时长等，影响供电安全；以往更换硅胶时要松呼吸器上的4颗螺丝，由2人操作才能完成这项工作。由于这些螺丝和固定的底板都是铁制品，容易锈死，更换难度更大，而新型呼吸器“人性化”的设计则很好解决了这方面的问题。新呼吸器采用铜制连接接头、在每个接触面设计了一个凹槽，这样使密封胶垫更好地发挥作用。而且新呼吸器的工作方式可以自由选择，更换容易，在更换时也不会让没经过过滤的潮气直接进入变压器，这对变电设备的安全运行提供了有利的保障。
四、 产品使用情况
在改造前，每个呼吸器的硅胶平均每2个月更换一次，每个110 kV主变压器呼吸器每更换一次平均要16罐硅胶，每罐需18元。
现在我司110 kV变电站有4座、八台主变；35kV两个降压站、三个降压站共六台主变，每台主变压器有2个呼吸器（1个本体，1个有载）。从改造后到巩固期还没更换过硅胶，新装置的成本是每台变压器为1950元。
通过计算，未改造装置前每年的费用为17280元，而采取改造后每年的费用仅为4680元，直接节省费用12600元。
实施改造后，大大缩短了更换硅胶的时间，提高了消缺效率，杜绝了在更换硅胶过程中潮气进入设备体内的机会，提高了硅胶的使用率，为我司的电网稳定安全运行提供了有力的保障。