油浸式变压器在线换油装置和系统的制作方法

本发明涉及电力技术领域，尤其是涉及一种油浸式变压器在线换油装置和系统。

背景技术：

油浸式变压器是变压器的一种结构型式，其线圈浸泡在绝缘油中，绝缘油具有绝缘强度高、比热大、导热性能好的特点，可以起到良好的绝缘、散热和消弧的作用。由于变压器运行时间很长，在长期的工作电压、操作过电压以及雷电过电压作用下，变压器油会逐渐老化变质，且设备在进行检修后也需要进行换油。

现有技术中的在线换油方案为使用换油车对运行中的变压器进行换油，其中换油车与变压器油枕的下端通过连通管相连，并由此处注入新油；换油车与变压器底部的取样阀相连，并由此处排出旧油。换油过程可通过计算机控制油泵运转实现自动换油。上述方案的主要缺点在于：在换油过程中，新油、旧油会混合，旧油中含有的杂质如纤维、酸和炭粒的浓度高于新油，会自发进行扩散运动，导致新油被旧油污染，失去了换油的意义。

针对目前在线换油技术存在的换油效果差的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种油浸式变压器在线换油装置和系统，以提高变压器在线换油的效果，且不会造成变压器氧化。

第一方面，本发明实施例提供了一种油浸式变压器在线换油装置，包括：第一真空泵、第二真空泵、新油罐、废油罐、惰性气体罐、四通接头和三通接头；惰性气体罐包括独立的第一气室和第二气室；四通接头通过管道分别与上述第一真空泵、新油罐、第一气室和油浸式变压器的油枕的进油管连接；第一真空泵与四通接头之间设置有第一气阀；第一气室与四通接头之间设置有第二气阀；新油罐与四通接头之间设置有进油阀；三通接头通过管道分别与上述油浸式变压器的排气管、第二气室和第二真空泵连接；第二真空泵与三通接头之间设置有第三气阀；第二气室与三通接头之间设置有第四气阀；排气管与三通接头之间设置有第五气阀；上述废油罐与油浸式变压器的排油管连接。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，第一气室和第二气室之间设置有换气阀。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，还包括：支架，用于支撑上述新油罐，且该支架高于进油管。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，第一真空泵和第二真空泵为旋片真空泵。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，惰性气体罐用于储存六氟化硫气体或氮气。

第二方面，本发明实施例还提供一种油浸式变压器在线换油系统，包括第一方面及其各实施方式提供的在线换油装置和油浸式变压器，该油浸式变压器与上述在线换油装置连接。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，油浸式变压器包括：密闭设置的油箱和设置在所述油箱内的铁芯和线组。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，油箱设置有油枕、加油管、排气管和排油管；该油枕通过加油管与油箱连接。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，上述加油管伸入油箱，并沿油箱内壁延伸至油箱的底壁。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，排气管和排油管分别设置有阀门。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供的油浸式变压器在线换油装置及系统，可以将旧油排尽，避免了新油、旧油混合现象，并且通过换油过程中对变压器油箱注入惰性气体作为换油前后的媒介，实现了新油、旧油的物理隔离；同时通过第一真空泵对进油管路抽真空、第二真空泵对出气管路抽真空，从而保证了油浸式变压器在线换油时，变压器油箱内组件及新添加的变压器油不接触空气，避免变压器内部组件及变压器油氧化。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的油浸式变压器在线换油装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的油浸式变压器的外部结构示意图；

图3为本发明实施例提供的油浸式变压器的剖视结构示意图；

图4为本发明实施例提供的油浸式变压器的俯视图。

图标：

101-第一真空泵；102-第二真空泵；103-新油罐；104-废油罐；105-惰性气体罐；106-四通接头；107-三通接头；108-第一气室；109-第二气室；110-油枕；111-第一气阀；112-第二气阀；113-进油阀；114-排气管；115-第三气阀；116-第四气阀；117-第五气阀；118-排油管；201-变压器主体；301-铁芯；302-线圈；303-油管；401-波纹散热片。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

针对目前变压器在线换油存在换油效果差的问题，本发明实施例提供了一种油浸式变压器在线换油装置和系统，可以提高变压器在线换油的效果，且不会造成变压器氧化。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种变电站监测装置进行详细介绍。

实施例1：

本发明实施例1提供了一种油浸式变压器在线换油装置，对正在运行中的变压器进行换油作业，参见图1所示的油浸式变压器在线换油装置的结构示意图，该在线换油装置包括：第一真空泵101、第二真空泵102、新油罐103、废油罐104、惰性气体罐105、四通接头106和三通接头107。

其中，新油罐103用于储存新的变压器油，优选密闭保存，以保持变压器油不被空气氧化；废油罐104用于储存换油作业中变压器流出的废油；惰性气体罐105用于储存惰性气体。考虑到作为换油前后媒介所用气体对空气可能造成污染，惰性气体罐105包括独立的第一气室108和第二气室109，在进行换油作业前该第一气室108装有惰性气体，该惰性气体可以是六氟化硫气体或氮气或其他种类可以保持变压器正常运行的惰性气体；在进行换油作业前该第二气室109内为空气或者真空。可以理解的是在换油过程中第一气室108内的惰性气体需要充满变压器的油箱及必要的连接管道，因此该第一气室108储存的惰性气体在常压下的体积应大于该油箱及必要的连接管道的容积，例如第一气室108的容积大于上述需充满的容积，或者第一气室108的惰性气体是加压储存的；对应的该第二气室109的容积也要大于上述需充满的容积以容纳换油时从变压器中排出的惰性气体。其中在第一气室和第二气室之间还设置有换气阀，用于连通两个气室(即第一气室和第二气室)。

如图1中所示，在变压器的进油侧，设置有四通接头106，其通过管道分别与第一真空泵101、新油罐103、第一气室108和油浸式变压器的油枕110的进油管连接，上述四通接头106和管道满足密封性及耐腐蚀要求，上述管道的长度可以根据实际需要设置。为了满足换油时的管道及变压器内的真空环境，在第一真空泵101与四通接头106之间设置有第一气阀111，第一气室108与四通接头106之间设置有第二气阀112，新油罐103与四通接头106之间设置有进油阀113，其中变压器的油枕也具有封闭阀门。在抽真空时关闭第二气阀112和进油阀113，打开油枕的封闭阀门和第一气阀111，从而可以将四通接头106、管道和油枕中的空气抽空，在后续换油的过程中变压器油不会接触空气，避免变压器油氧化。

在变压器的排气侧，设置有三通接头107，其通过管道分别与上述油浸式变压器的排气管114、第二气室109和第二真空泵102连接，上述三通接头107和管道也满足密封性及耐腐蚀要求，上述管道的长度可以根据实际需要设置。其中，第二真空泵102与三通接头107之间设置有第三气阀115；第二气室109与三通接头107之间设置有第四气阀116；排气管114与三通接头107之间设置有第五气阀117；上述废油罐104与油浸式变压器的排油管118连接。在排气过程开始前，打开第三气阀115、第四气阀116和第五气阀117，将三通接头107和管道中的空气抽空，在后续的过程中惰性气体不会混合空气，不需要特殊的处理即可以多次循环使用。

综合考虑到效果和成本等因素，上述第一真空泵和第二真空泵可以选择现有技术中的旋片真空泵或者其他种类的真空泵，在此不再赘述。

参见图2所示的油浸式变压器的结构示意图，其中油枕110设置于变压器主体的上方，当变压器油的体积随着油温的变化而膨胀或缩小时，油枕起储油和补油作用，油温升高，油箱内油膨胀，过多的油就会流入油枕，温度降低时，油枕内的油会再流入油箱，起到自动调整油面的作用。同时由于装了油枕，使变压器与空气的接触面减小，且从空气中吸收的水分、灰尘和氧化后的油垢都沉积在油枕底部的沉积器中，还可以大大减缓变压器油的劣化速度。出于节约成本及使用方便操作简单考虑，上述在线换油装置还包括支架，用于支撑上述新油罐，且该支架高于进油管，从而使新油罐内的变压器油依靠重力势能流入油枕进而流入变压器油箱，节省了连接油泵的操作及成本。

由于需要保证变压器带电运行，无法对变压器内部组件和变压器内壁进行冲淋，在变压器内会留有部分旧油，因此最好补加同一油基、同一牌号及同一添加剂类型的油品。补加油品的各项特性指标都应不低于设备内的油。

本实施例1中的油浸式变压器在线换油装置，包括惰性气体罐，可以将旧油(也称废油)排尽，避免了新油、旧油混合现象，并且通过换油过程中对变压器油箱注入惰性气体作为换油前后的媒介，实现了新油、旧油的物理隔离；同时通过第一真空泵对进油管路抽真空、第二真空泵对出气管路抽真空，从而保证了油浸式变压器在线换油时，变压器油箱内组件及新添加的变压器油不接触空气，避免变压器内部组件及变压器油氧化；换油过程中惰性气体不会混合如空气，方便循环使用。

实施例2：

本实施例2提供了一种油浸式变压器在线换油系统，包括上述实施例1提供的在线换油装置，该在线换油装置与需要换油的油浸式变压器连接。

参见图2所示的油浸式变压器的外部结构示意图，其中油浸式变压器包括变压器主体201和与之连通的油枕110、排气管114和排油管118，油枕110还设置有注油管。

参见图3所示的油浸式变压器的剖视结构示意图，在变压器主体201内设置有铁芯301，在本实施例中以采用轴向双分裂绕组为例，实际的变压器可以是其他类型。其中铁芯301包括有三根铁芯柱，每根铁芯柱上均套设有呈上下分布的两组高、低压线圈302。

参见图4所示的油浸式变压器的俯视图，在变压器主体201的外侧设置有波纹散热片401，有效增加了变压器的散热面积，提高了散热能力。在变压器主体201底部设置有减震垫，有效降低了变压器运行时产生的震动，减少设备运行时因为震动而产生的噪音，增强设备的使用性能。油浸式变压器的其他相关部分可以参见现有技术中。

在变压器正常工作状态下，油枕的封闭阀门、第五气阀117、排油管118的封闭阀门全部处于关闭状态。在变压器长时间运行，油箱内的变压器油氧化变质时，将在线换油装置与变压器连接，具体参见上述实施例，在此不再赘述。

在连接完成后，进行换油操作，具体如下：

(1)在进油侧各阀门状态：进油阀113、第二气阀112关闭，第一气阀111和油枕的封闭阀门打开，启动第一真空泵101抽真空，此步骤保证了在进油侧的管路和油枕内的真空状态。

(2)在排气侧各阀门状态：第三气阀115、第四气阀116和第五气阀117打开，启动第二真空泵102抽真空，此步骤保证排气管114、排气侧管路和第二气室109的真空状态。在进行下一步骤前关闭第五气阀117。可以理解的是，上述步骤(1)和(2)可以同时进行，也可以先进行步骤(2)。

(3)在进油侧，进油阀113和第一气阀111关闭，油枕的封闭阀门和第二气阀112打开，此时第一气室108中的惰性气体进入管路和油枕。

(4)在排油侧，排油管118的封闭阀门打开，此时油箱内的变压器油流入废油罐104，同时惰性气体充满油箱内空间，一方面惰性气体保证变压器的带电正常运行，同时可弥补油箱内的压力，避免变压器油流出而造成油箱内负压。

(5)待变压器内旧油流尽后，排油管118的封闭阀门、第一气阀111、第二气阀112和第三气阀115关闭，进油阀113、第五气阀117和第四气阀116打开。此时新油罐103中的新变压器油由于重力流入，同时压迫惰性气体进入第二气室109。

(6)待观察到新变压器油充满油箱时(例如在排气管114的透明部分观察到液面)，先关闭第五气阀117，待油枕内新油到预定量，关闭进油阀113，待管路中的新油全部进入油枕后关闭油枕的封闭阀门，此时完成了换油，在上述过程中变压器内未进入空气。

(7)关闭第四气阀116，惰性气体被回收至第二气室109中，在上述过程中惰性气体未混合入空气，因此可以重复使用。

惰性气体罐105的第一气室108和第二气室109之间还设置有换气阀，用于连通两个气室，在下次使用之前可以将第二气室109中的气体集中到第一气室108中。

如图3中所示的，油管303伸入油箱内并沿油箱内壁延伸至油箱底壁，变压器油可沿着油管303直接排放到油箱底部，使得变压器油的加注更加平稳，避免油枕内的变压器油在流进油箱时四处溅洒而影响变压器油的使用性能。

在上述换油过程中，使用惰性气体作为媒介起到保护变压器及新变压器油不接触空气，避免氧化；进油侧和排气侧的管路都预先做了抽真空处理，使惰性气体和新变压器油都不接触空气，因此惰性气体可以循环使用且不会因为排放到空气中造成污染。同时在线换油系统中，未使用油泵作为动力，而是使用支架将新油罐103升高到高于油枕的位置，从而利用重力势能将新油注入变压器，节省了成本和连接操作。

本实施例2中的油浸式变压器在线换油系统，可以将旧油排尽，避免了新油、旧油混合现象，并且通过换油过程中对变压器油箱注入惰性气体作为换油前后的媒介，实现了新油、旧油的物理隔离；同时通过第一真空泵对进油管路抽真空、第二真空泵对出气管路抽真空，从而保证了油浸式变压器在线换油时，变压器油箱内组件及新添加的变压器油不接触空气，避免变压器内部组件及变压器油氧化；换油过程中惰性气体不会混合如空气，方便循环使用。

本实施例所提供的系统中，在线换油装置的实现原理及产生的技术效果和前述实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考前述实施例中相应内容。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。