外油立式波纹储油柜是在内油立式基础上发展起来的第三代产品,二者均为立式工作,但一个为气囊,一个为油囊,外油立式结构更先进合理,解决了内油立式存在的诸多问题。
图1 外油立式结构示意图
图2 内油立式结构示意图
一、伸缩稳定性对比
伸缩稳定性决定产品工作的可靠性。
外油立式:采用气囊结构,上部焊接在油箱顶板,向下伸展。绝缘油的侧向压力能修正气囊拒绝倾斜,气囊自然下垂伸缩,无需导轮导向。因此结构稳定可靠。
图3 外油立式油囊结构
内油立式:采用油囊结构,下部固定在底板,向上伸展。绝缘油的侧向压力让油馕易侧倾失稳,必须对伸缩端设置导轮和导轨,伸缩稳定性差。导轮和导轨暴露在户外环境下,潮湿锈蚀、风沙积尘和低温结冰均能造成阻塞,影响设备安全运行。
图4 内油立式油囊结构
二 、漏油风险对比
波纹芯体是焊缝较多的薄壁伸缩元件,气密性和疲劳寿命受工艺影响大,结构设计的合理性影响漏油后的风险。
外油立式:变压器油储存在厚壁油箱中,安全可靠,波纹芯体局部漏油不会直接溢出,外部油箱仍能二次保护,变压器可以继续运行择机停电维修更换。同样,波纹疲劳损坏不影响外部油箱储油,不会产生突发风险。
图5 外油立式渗漏示意图
内油立式:变压器油存储在薄壁波纹性体中,芯体焊缝漏油或波纹疲劳损坏将直接影响变压器运行和变压器安全,通常需立即停电抢修更换。波纹在长久工作后一旦出现疲劳破损,则具有突发性漏油风险,且现场很难解决,风险很大。
图6 内油立式渗漏示意图
三、刚性反力对比
波纹芯体替代胶囊,刚性越小越好,否则影响变压器原有的气体继电器和压力释放阀参数设定,即影响变压器安全。
外油立式:气囊结构,可以采用单芯体超柔性波纹,刚性反力小,通常可控制在5KPa以下,储油柜与气体继电器连接处无负压,不影响气体继电器放油取气,因此无需在芯体上加设配重板,对气体继电器响应油流冲击和压力释放阀设定无影响。
内油立式:采用多芯体油囊结构,相当于多个弹簧并联,波纹刚性反力大,最大达到20Kpa,特别是在低油位时会产生较大负压,影响气体继电器放油取气,并易造成变压器受潮,因此必须在波纹芯体上部加配重板,形成正压。大型变压器储油柜的配重板1吨以上,其惯性会阻碍芯体对油流的快速响应,因此可能存在对气体继电器重瓦斯参数设定和压力释放阀开启压力设定产生影响。
图7 刚性反力对比示意图
四、耐压性能力对比
储油柜是变压器油箱的一部分,根据变压器设计规范,储油柜应能满足变压器整体强度试验和密封性试验。
外油立式:采用油箱结构,其耐压能力可以设计与变压器相当。其内部波纹气囊由于是力平衡状态,因此外油立式波纹储油柜其耐正压和负压能力均可以达到与变压器一致。
内油立式:由于采用油囊结构,波纹芯体耐压能力极低,内油式产品通常在说明书首页声明禁止储油柜承受15KPa以上正压力,这既不符合变压器设计规范(包括电网规范),也对用户安装注油操作带来极大风险。因内油式波纹芯体不耐压造成的事故很多。
图8 耐负压能力对比
图9 耐正在能力对比
五、补偿能力对比
同样占空间体积下的补偿能力,决定产品的先进性,影响变压器设计和绝缘距离。
外油立式:采用单芯体的外油立式结构,波纹芯体在最低油位时可以达到油箱最底部,占据整个油箱空间,因此内部无效空间很小,补偿能力很强。
图10 外油立式单芯体结构示意图
内油立式:采用多芯体的内油立式结构,芯体之间占据较多无效空间,同样220KV储油柜,内油立式比外油立式尺寸大30%,对新变压器设计和在网变压器改造的绝缘距离影响较大。另外,内油立式芯体在最低油位时,波纹闭合后仍然具有一定的无效储油空间(容积的15~20%)这部分绝缘油不能参加补偿,是被无效空间浪费的绝缘油。
图11 内油立式多芯体结构示意图
六、凝露和免维护
凝露和免维护影响用户使用性能和成本。
外油立式:波纹气囊浸在油中,气囊内壁是散热面(油温高压空气温度),根据散热表面无凝露的机理,外油立式储油柜内部无凝露产生。
内油立式:内油立式在波纹油囊外部设置外罩,外罩内壁为吸热面,波纹油囊的热量在外罩内壁形成凝露,一定时间后,产生锈蚀和锈水。壳体内壁锈蚀对电力设备影响较大,一定时间需要维护和更换,由于储油柜是大型部件,更换工程量大成本高。
图12 内外油结构凝露示意图
七、经济性对比
无效空间影响绝缘油利用,外壳体锈蚀需要后期维护和定期更换
外油立式:无效空间小,补偿能力强,无凝露,无需吸湿器,免维护,与变压器等寿命。
内油立式:有较大无效空间,体积大,补偿能力差,启动波纹补偿前需加注大量绝缘油填补无效空间,因此绝缘油浪费较多。由于外壳体内壁凝露锈蚀,会增加二次维护成本,且外壳体更换需停电,工程量大,成本高。
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