The Invention Relates to a Bellows Compression Device for Auxiliary Replacement of a Transformer Gas Relay
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摘要:
介绍了一种辅助更换变压器瓦斯继电器的波纹管压缩装置。介绍了变压器瓦斯继电器和波纹管基本作用，两者配合使用装在变压器油箱和油枕之间管道内，并且针对现行变压器瓦斯继电器更换维护工作的难点进行分析，最后对现行的检修维护工作策略进行工器具上的技术创新。提出一种辅助更换变压器瓦斯继电器的波纹管压缩装置的研制，本辅助工具在变电站主变压器瓦斯继电器相关试验校检、检修更换一系列工作的使用实现了工作安全性有效把控、工作效率实质性提高和工作质量显著增强目标，协助检修人员能快速、高效地完成变压器瓦斯继电器更换及相关检修工作，缩短停电时间，为企业和社会创造更多效益。
Abstract:this article introduces a bellows compression device for auxiliary replacement of transformer gas relay. This article introduces the basic functions of transformer gas relay and bellows, which are arranged in the pipeline between transformer oil tank and oil pillow, and analyzes the difficulties in the current transformer gas relay replacement and maintenance work, finally, the current maintenance work strategy on the tools and tools for technical innovation. A bellows compression device for auxiliary replacement of transformer gas relay is proposed, this auxiliary tool in the substation main transformer gas relay related test calibration, maintenance replacement a series of work to achieve effective control of work safety, work efficiency substantial improvement and work quality significantly enhanced objectives, to assist the maintenance personnel can quickly and efficiently complete the transformer gas relay replacement and related maintenance work, shorten the power outage time, for enterprises and society to create huge benefits.
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瓦斯继电器作为变电站主变压器的重要保护装置，须定期对其进行校验，当其出现故障时，须立即进行更换[1]。为提高变电站主变压器瓦斯继电器相关试验校检、检修更换一系列工作安全性和工作效率，提升人机工效，本项目拟研制适用于狭窄空间的一种辅助更换变压器瓦斯继电器的波纹管压缩装置。
1. 瓦斯继电器和波纹管基本作用
1.1 瓦斯继电器
瓦斯继电器，也称气体继电器，是变压器重要主保护装置之一，通常搭配波纹管装在变压器油箱和油枕之间管道内。当变压器内部发生故障，短路电流和短路点电弧作用下变压器油或者其他绝缘材料发生分解产生气体或者出现油流涌动，触发瓦斯继电器接点动作，从而及时发出轻瓦斯告警或者重瓦斯动作自动切除变压器。根据电力设备修试规程，须定期对瓦斯继电器开展试验校验工作，确保瓦斯继电器处在正常运作状态。当主变压器瓦斯继电器发生故障时，须及时进行更换。
1.2 金属波纹管
变电站主变压器瓦斯继电器的波纹管由金属制成，和瓦斯继电器配合使用，起到一个柔性调节的作用，填补或者消除瓦斯继电器尺寸不同带来的安装误差[2]。
瓦斯继电器和金属波纹管配合现场安装图如图1所示。
2. 装置的研制
2.1 变压器瓦斯继电器更换维护工作现状
主网变压器是主网变电站的心脏之器，是主网最为重要的电力设备之一。瓦斯继电器是实现主变主保护的重要电力设备之一[3]，现阶段开展其相关试验校检、检修更换一系列工作须要拆下瓦斯继电器时，主要靠人力用手压缩与瓦斯继电器相接的波纹管，来辅助更换瓦斯继电器。随着对瓦斯继电器的试验校检、检修更换一系列工作开展，检修人员发现：变压器本体瓦斯继电器安装位置往往靠近油枕处，且下方无任何支撑平台，加上来自波纹管的位置限制，造成检修人员更换安装瓦斯继电器工作难度较大。其中难点在于部分瓦斯继电器由于尺寸稍有不同时，须要调整波纹管伸缩量来满足安装需求空间。其次，瓦斯继电器两侧存在密封胶圈，部分瓦斯继电器甚至没有密封胶圈凹槽，密封胶圈靠两侧设备压力压紧，所以在安装过程中，密封胶圈容易发生位移导致安装质量下降，甚至产生密封不良情况，同时可能使密封胶圈挤压摩擦损坏。
2.2 变压器瓦斯继电器更换维护工作困难分析
瓦斯继电器尺寸不同时，须要调整波纹管伸缩量来满足安装需求空间。波纹管伸缩量压缩时，靠人力徒手调整，难度较大，且精度难以把握，人机功效低，容易加大检修人员作业疲劳值，增大作业风险。
波纹管是金属材质，表面光滑，加上更换瓦斯继电器过程中可能沾带变压器油，容易造成检修人员调整伸缩量时脱手，造成机械打击使人受伤。
因此，亟须研制一种辅助更换变压器瓦斯继电器的波纹管压缩装置，克服以上难题，为检修人员进行变压器瓦斯继电器更换维护工作提供便利，减小作业风险，提高作业质量。
2.3 变压器瓦斯继电器更换维护工作改进方法
提高变电站主变压器瓦斯继电器更换维护安全性和工作效率，提升人机工效，本项目拟研制一种辅助更换变压器瓦斯继电器的波纹管压缩装置。装置的机械性能有效压缩与变压器瓦斯继电器相接的波纹管，能适应在狭小空间压缩功能要求，且适合常见的变压器瓦斯继电器的波纹管尺寸，压缩波纹管至一定位置，让更换作业安全、从容进行，保证设备检修工作顺利开展及保障作业人员安全。如图2、图3所示，本项目研制出的一种辅助更换变压器瓦斯继电器的波纹管压缩装置的具体结构。
3. 装置结构构成
笔者团队设计的一种辅助更换变压器瓦斯继电器的波纹管压缩装置，有以下优势：装拆灵活简便，能在狭小空间机械性有效调整波纹管压缩量。该波纹管压缩装置分为动力部分、传动部分、嵌套部分3部分。
动力部分由摇杆组成，摇杆加大动力力臂，通过摇动摇杆提供动力，减小相关检修试验作业人员作业疲劳值。
传动部分通过棘轮、齿轮、链条[4]实现动力传动。
嵌套部分采用扁平圆环设计，增大装置与波纹管的嵌套贴合面，减小压缩时压强，避免对设备造成损伤；圆环嵌套装置可打开和有效紧锁，操作简单，可根据不同规格的波纹管直径配置相应的嵌套环满足使用要求。
4. 技术关键点及创新点
此辅助更换变压器瓦斯继电器的波纹管压缩装置采用不锈钢材制作，通过激光强化技术表面处理，提高装置的强度和耐久度，从而实现压缩时可获得较大的齿轮和链条咬合力，能承受住波纹管压缩时产生的反作用力而装置不发生形变，实现狭窄空间可靠压缩波纹管能力[5]。
该辅助更换变压器瓦斯继电器的波纹管压缩装置适用性好。嵌套部分为可打开的2个半环组成，使用时组合成的嵌套环直接卡在波纹管凸起波纹之间，对波纹管起压缩作用，具备可拆卸功能，可适应多种尺寸直径规格的波纹管。一般来说，变电站变压器斯继电器的波纹管常见直径尺寸有80 mm和50 mm两种，可适当制作两套嵌套环配置使用。
该辅助更换变压器瓦斯继电器的波纹管压缩装置具备可解构收纳功能，将装置收纳至箱内固定存放，方便工器具管理。
该辅助更换变压器瓦斯继电器的波纹管压缩装置可解构，可在装置出现故障时实现零件化更换，经济性好。
该辅助更换变压器瓦斯继电器的波纹管压缩装置可实现装置压缩自保持功能，有效减小检修人员作业疲劳值。
5. 效果测试及效益分析
为了检验本装置在现场实际使用效果，在江门供电局变电站中进行试用。使用本辅助更换变压器瓦斯继电器的波纹管压缩装置，提高了人员作业效率，缩短了变压器瓦斯继电器更换维护工作需要停电时间，为企业带来较大效益。同时，该装置的使用使瓦斯继电器更换维护工作更加标准化、规范化，使作业人员作业安全性进一步提高。因此，此项辅助更换变压器瓦斯继电器的波纹管压缩装置的研制，对于电力企业而言，可以有效降低运维需求成本，实现电力企业的稳定发展。
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[1] 李远松, 高 博, 丁津津, 等. 变压器气体继电器典型故障及运维措施[J]. 电工技术: 电力设备, 2020 [2] 栗增跃. 金属波纹管在变压器上的应用[J]. 变压器, 1994（11） [3] 广东电网公司组编. 电力专业知识[M]. 广州: 广东高等教育出版社, 2011. [4] 濮良贵, 纪名刚. 机械设计[M]. 北京: 中国高等教育出版社, 2006. [5] 王焕定, 祁皑. 结构力学[M]. 北京: 清华大学出版社, 2012 -
期刊类型引用(1)
1. 董典帅. 电力系统变电运行设备故障诊断和维护技术浅析. 科技视界. 2024(11): 99-102 . 
百度学术
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