外油立式波紋儲油柜是在內(nèi)油立式基礎上發(fā)展起來的第三代產(chǎn)品,二者均為立式工作,但一個為氣囊,一個為油囊,外油立式結構更先進合理,解決了內(nèi)油立式存在的諸多問題。
圖1 外油立式結構示意圖
圖2 內(nèi)油立式結構示意圖
一、伸縮穩(wěn)定性對比
伸縮穩(wěn)定性決定產(chǎn)品工作的可靠性。
外油立式:采用氣囊結構,上部焊接在油箱頂板,向下伸展。絕緣油的側(cè)向壓力能修正氣囊拒絕傾斜,氣囊自然下垂伸縮,無需導輪導向。因此結構穩(wěn)定可靠。
圖3 外油立式油囊結構
內(nèi)油立式:采用油囊結構,下部固定在底板,向上伸展。絕緣油的側(cè)向壓力讓油馕易側(cè)傾失穩(wěn),必須對伸縮端設置導輪和導軌,伸縮穩(wěn)定性差。導輪和導軌暴露在戶外環(huán)境下,潮濕銹蝕、風沙積塵和低溫結冰均能造成阻塞,影響設備安全運行。
圖4 內(nèi)油立式油囊結構
二 、漏油風險對比
波紋芯體是焊縫較多的薄壁伸縮元件,氣密性和疲勞壽命受工藝影響大,結構設計的合理性影響漏油后的風險。
外油立式:變壓器油儲存在厚壁油箱中,安全可靠,波紋芯體局部漏油不會直接溢出,外部油箱仍能二次保護,變壓器可以繼續(xù)運行擇機停電維修更換。同樣,波紋疲勞損壞不影響外部油箱儲油,不會產(chǎn)生突發(fā)風險。
圖5 外油立式滲漏示意圖
內(nèi)油立式:變壓器油存儲在薄壁波紋性體中,芯體焊縫漏油或波紋疲勞損壞將直接影響變壓器運行和變壓器安全,通常需立即停電搶修更換。波紋在長久工作后一旦出現(xiàn)疲勞破損,則具有突發(fā)性漏油風險,且現(xiàn)場很難解決,風險很大。
圖6 內(nèi)油立式滲漏示意圖
三、剛性反力對比
波紋芯體替代膠囊,剛性越小越好,否則影響變壓器原有的氣體繼電器和壓力釋放閥參數(shù)設定,即影響變壓器安全。
外油立式:氣囊結構,可以采用單芯體超柔性波紋,剛性反力小,通??煽刂圃?KPa以下,儲油柜與氣體繼電器連接處無負壓,不影響氣體繼電器放油取氣,因此無需在芯體上加設配重板,對氣體繼電器響應油流沖擊和壓力釋放閥設定無影響。
內(nèi)油立式:采用多芯體油囊結構,相當于多個彈簧并聯(lián),波紋剛性反力大,最大達到20Kpa,特別是在低油位時會產(chǎn)生較大負壓,影響氣體繼電器放油取氣,并易造成變壓器受潮,因此必須在波紋芯體上部加配重板,形成正壓。大型變壓器儲油柜的配重板1噸以上,其慣性會阻礙芯體對油流的快速響應,因此可能存在對氣體繼電器重瓦斯參數(shù)設定和壓力釋放閥開啟壓力設定產(chǎn)生影響。
圖7 剛性反力對比示意圖
四、耐壓性能力對比
儲油柜是變壓器油箱的一部分,根據(jù)變壓器設計規(guī)范,儲油柜應能滿足變壓器整體強度試驗和密封性試驗。
外油立式:采用油箱結構,其耐壓能力可以設計與變壓器相當。其內(nèi)部波紋氣囊由于是力平衡狀態(tài),因此外油立式波紋儲油柜其耐正壓和負壓能力均可以達到與變壓器一致。
內(nèi)油立式:由于采用油囊結構,波紋芯體耐壓能力極低,內(nèi)油式產(chǎn)品通常在說明書首頁聲明禁止儲油柜承受15KPa以上正壓力,這既不符合變壓器設計規(guī)范(包括電網(wǎng)規(guī)范),也對用戶安裝注油操作帶來極大風險。因內(nèi)油式波紋芯體不耐壓造成的事故很多。
圖8 耐負壓能力對比
圖9 耐正在能力對比
五、補償能力對比
同樣占空間體積下的補償能力,決定產(chǎn)品的先進性,影響變壓器設計和絕緣距離。
外油立式:采用單芯體的外油立式結構,波紋芯體在最低油位時可以達到油箱最底部,占據(jù)整個油箱空間,因此內(nèi)部無效空間很小,補償能力很強。
圖10 外油立式單芯體結構示意圖
內(nèi)油立式:采用多芯體的內(nèi)油立式結構,芯體之間占據(jù)較多無效空間,同樣220KV儲油柜,內(nèi)油立式比外油立式尺寸大30%,對新變壓器設計和在網(wǎng)變壓器改造的絕緣距離影響較大。另外,內(nèi)油立式芯體在最低油位時,波紋閉合后仍然具有一定的無效儲油空間(容積的15~20%)這部分絕緣油不能參加補償,是被無效空間浪費的絕緣油。
圖11 內(nèi)油立式多芯體結構示意圖
六、凝露和免維護
凝露和免維護影響用戶使用性能和成本。
外油立式:波紋氣囊浸在油中,氣囊內(nèi)壁是散熱面(油溫高壓空氣溫度),根據(jù)散熱表面無凝露的機理,外油立式儲油柜內(nèi)部無凝露產(chǎn)生。
內(nèi)油立式:內(nèi)油立式在波紋油囊外部設置外罩,外罩內(nèi)壁為吸熱面,波紋油囊的熱量在外罩內(nèi)壁形成凝露,一定時間后,產(chǎn)生銹蝕和銹水。殼體內(nèi)壁銹蝕對電力設備影響較大,一定時間需要維護和更換,由于儲油柜是大型部件,更換工程量大成本高。
圖12 內(nèi)外油結構凝露示意圖
七、經(jīng)濟性對比
無效空間影響絕緣油利用,外殼體銹蝕需要后期維護和定期更換
外油立式:無效空間小,補償能力強,無凝露,無需吸濕器,免維護,與變壓器等壽命。
內(nèi)油立式:有較大無效空間,體積大,補償能力差,啟動波紋補償前需加注大量絕緣油填補無效空間,因此絕緣油浪費較多。由于外殼體內(nèi)壁凝露銹蝕,會增加二次維護成本,且外殼體更換需停電,工程量大,成本高。