近年来,电网公司针对胶囊储油柜存在的普遍问题,不断提出整改要求,并结合检修更换金属波纹式储油柜。国家国家电网公司也针对性地提出反错要求,要求对运行15年以上储油柜进行检查或更换。
胶囊储油柜的主要问题:
一、材料性能问题
胶囊通常采用夹布丁晴橡胶,材料强度较低,时效寿命受绝缘油溶浸和温度老化影响较大,且具有一定的透气性和透潮性。因此胶囊储油柜不能与变压器寿命周期一致,通常在变压器寿命周期内需更换胶囊3-5次,平均更换总成本达到6-10万元。由于具有透气和透潮性因此对绝缘油的保护不如全焊结构的波纹储油柜。进口胶囊寿命能高于国产胶囊,但也不能与变压器等寿命。
二、使用性能问题
1、呼吸堵塞:胶囊储油柜呼吸堵塞的事故很多,胶囊结构和安装不当均易造成,特别是胶囊展开不充分,或尺寸不匹配,或排气不当,或胶囊破损后均能造成呼吸堵塞,导致变压器油压力升高或油流涌动,产生保护动作。这与胶囊结构有关,国产胶囊和进口胶囊均不能很好解决这个问题。
2、凝露蓄水:胶囊储油柜由于胶囊上部在真空注油后会紧贴油柜壳体,因此胶囊内表面形成吸热面,按凝露机理,吸热表面在温差和潮气条件下产生凝露,因此如果吸湿器不能长期有效滤湿,则胶囊内部在运行一段时间后,产生滴露蓄水,特别是硅胶更换不及时或多雨环境和潮湿地区。胶囊下部的蓄水是普遍现象,在胶囊检修时基本都会发现。胶囊蓄水的危险性是很大的,一旦胶囊出现老化破损,将影响变压器安全,这类事故每年都有发生。
3、隐藏渗漏:胶囊通常现场安装,安装前清理储油腔并固定胶囊,安装过程中胶囊展开不良会造成损伤,漏点不易发现,形成隐藏渗漏。由于真空注油时由于胶囊耐压能力差,需采用内外真空平衡式,因此真空合格的胶囊储油柜不能确保胶囊无渗漏。特别是现场安装质量受现场条件和人为因素影响较大,整体安装可靠性不如整机出厂合格的波纹储油柜。
4、油位不准:胶囊储油柜大多采用浮球连杆式磁耦合表式油位计,这种油位计采用浮球连杆将胶囊垂直位移转换成转角位移,再经转动磁块耦合成表针指示。误差来源于三部分:连杆长度和转角匹配、连杆受压弯曲、磁块转角迟滞误差。由于转角迟滞误差是不可克服的原始误差,接近10%,因此其它两项误差控制再好也很难实现总体误差小于15%。
5、维护成本:胶囊储油柜在变压器寿命周期范围内需定期检查,平均更换成本6-10万元,平时还需要定期更换吸湿器硅胶,全寿命周期更换硅胶材料和人工成本平均5万元。
三、胶囊储油柜与波纹储油柜对比
以下是胶囊储油柜与波纹内油立式储油柜和波纹外油立式储油柜的综合对比表:
性能/型式 |
胶囊(国产) |
胶囊(进口) |
波纹内油立式 |
波纹外油立式 |
补偿元件 |
夹布橡胶囊 |
夹布橡胶囊 |
不锈钢波纹芯体(油囊) |
不锈钢波纹芯体(气囊) |
材料性能 |
材料强度低,寿命受绝缘油和温度影响,具有一定透气性和透潮性 |
材料强度低,寿命受绝缘油和温度影响,具有一定透气性和透潮性 |
波纹芯体有隔离空气和潮湿作用,但作为油囊,一旦破裂,造成事故 |
强度高,绝缘油和油温不影响寿命,隔离空气和潮湿性能可靠 |
使用性能 |
胶囊通常现场安装,安装前要清理储油腔,安装过程胶囊展开不良会造成损伤不容易发现,形成渗漏隐患,因此安装质量受现场条件和人为因素影响较大 |
胶囊通常现场安装,安装前要清理储油腔,安装过程胶囊展开不良会造成损伤不容易发现,形成渗漏隐患,因此安装质量受现场条件和人为因素影响较大 |
芯体刚性力超过10Kpa,将影响变压器压力释放阀设定,产生误动风险;波纹芯体活动端加配重(1-2吨)对油流冲击的响应将出现惯性滞后,重瓦斯动作可能受影响 |
现场整体安装,无需现场安装芯体;整体芯体,刚性力小于5Kpa,波纹伸缩无附加倾斜力,因此对压力释放阀和气体继电器工作无影响 |
常见问题 |
呼吸堵塞和凝露蓄水 |
呼吸堵塞和凝露蓄水 |
波纹芯体受力大,易受结冰、风沙等污染造成芯体破裂渗漏 |
金属波纹芯体,不存在呼吸堵塞、无凝露设计,不存在凝露蓄水 |
寿命 |
时效寿命3-5年,容易意外损伤,不能与变压器等寿命 |
时效寿命5-10年,容易意外损伤,不能与变压器等寿命 |
因是内油结构需要设置导向等,导致波纹芯体易发生问题影响寿命 |
时效寿命永久,疲劳寿命可与变压器等寿命(30年) |
油位指示 |
浮球连杆指针式油位计,油位需通过连杆摆角转换,转换误差大,油位指示不准。需要现场安装调试,油位精度具有不确定性,通常误差大于10%,更换油位计需停电放油 |
浮球连杆指针式油位计,油位需通过连杆摆角转换,转换误差大,油位指示不准。需要现场安装调试,油位精度具有不确定性,通常误差大于10%,更换油位计需停电放油 |
多组芯体并联,油位计是各芯体油位经平衡后的指示油位,磁耦合指针表式油位计,需要信号转换,原理复杂不直观 |
外挂式磁耦合翻转油位计,耦合磁块与指示窗翻板直接耦合,波纹活动端(油面)同一水平面,结构简单可靠,显示清晰准确。更换油位计无需放油,甚至无需停电(绝缘满足时),油位计可以设计在储油柜侧面任意部位便于观测处 |
凝露方面 |
有吸热面、水滴会凝结成水洼 |
有吸热面、水滴会凝结成水洼 |
外罩内壁凝露,不断锈蚀腐烂,用户不易处理,换不锈钢外壳成本剧增 |
芯体全部浸入油中,内部全是散热面,不会形成水洼 |
吸湿器 |
加装吸湿器,定期更换硅胶,需要经常维护 |
加装进口吸湿器,昂贵,需要日常维护 |
无吸湿器,但外罩内壁凝露锈蚀 |
不锈钢耐腐蚀,内腔均为散热面,无凝露产生,无需要加装吸湿器 |
耐压 |
不能满足耐负压-0.1MPa要求 |
不能满足耐负压-0.1MPa要求 |
波纹芯体无保护措施,耐压能力极差,需小心注油,防止产生压力致波纹破裂 |
能满足耐负压-0.1MPa要求 |
真空注油 |
由于耐压能力低(小于15KPa)和具有透气性,不能直接满足真空注油,需采用胶囊内外负压平衡式方法实现变压器本体真空注油,注油程序和连管繁琐 |
由于耐压能力低(小于15KPa)和具有透气性,不能直接满足真空注油,需采用胶囊内外负压平衡式方法实现变压器本体真空注油,注油程序和连管繁琐 |
波纹芯体连接真空系统抽真空时会将芯体压合,需要二步补油至要求油位 |
波纹芯体受力平衡式设计,耐压能力强,能直接满足变压器全真空注油及油箱打压试验等各项要求, |
气囊强度 |
胶囊作为气囊,橡胶件强度低,安装操作不当或安装未充分展开易产生破损 |
胶囊作为气囊,橡胶件强度低,安装操作不当或安装未充分展开易产生破损 |
金属波纹作为油囊,变压器油压考验强度、刚性、柔性 |
金属波纹作为气囊,强度、刚性、柔性指标均出色 |
气密性 |
气密性不高,有透气性----高于133Pa的真空困难 |
气密性不高,有透气性----高于133Pa的真空困难 |
气密性虽好,但波纹芯体作为油囊,一旦渗油造成停电事故 |
不锈钢材质,不存在透气,可以同变压器本体一起抽真空,残压可以达到13Pa |
渗漏 |
易渗漏 ---橡胶件的夹布层因虹吸现象易产生油渗漏 |
易渗漏 ---橡胶件的夹布层因虹吸现象易产生油渗漏 |
波纹漏油后直接潺漏到变压器上,安全风险极大,必须立即停电 |
不锈钢金属波纹材质,技术成熟稳定,能满足满行程20000次往复不损坏,可加装渗漏报警功能 |
安装 |
安装注油和排气操作不便,存在呼吸堵塞 |
安装注油和排气操作不便,存在呼吸堵塞 |
需要二步补油才能至要求油位 |
与变压器本体一起抽真空安装注油安装 |
运行维护 |
需要日常维护和定期检修,更换吸湿器、胶囊,吊装、放注油麻烦、浪费人力物力 |
需要日常维护和定期检修,更换吸湿器胶囊,进口吸湿器价格昂贵 |
散热窗易进沙尘、树叶、昆虫等、冬天北方有结冰风险,风沙大地区长时间积沙会影响波纹工作 |
封闭结构,防污能力强,寿命期内可以免维护,节省运行维护成本 |
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