变压器油温测量中的磁吸型辅助保护装置研究

刘 伟，劳文超，邓丽丝

（广东电网有限责任公司清远供电局，广东 清远 511500）

0 引言

变压器运行过程中须实时监测油温参数，分析油温变化情况，确认是否存在油温异常情况并检查消缺。一般油温测量过程中主要通过温度计探头或温度传感器实现，其装置简单，易于操作，但易受环境影响，造成表计不灵敏、读数不准确等问题，在油温监测过程中应全面重视。尤其是在恶劣环境下，积尘积潮、降雨降雪和大风暴晒均可能影响现场表计性能，严重时甚至造成表计损毁，应进一步加强其现场防护，增强油温读数的准确性、有效性和可靠性[1]。

目前，变电站现场对于油温表计数器和油面温度计探头的保护都只依靠原厂出厂的外壳，并没有另外对其进行保护。油面温度计探头采用螺旋的连接方式，常年受到雨水侵袭，影响探头传感器数据的准确性。

基于以上问题，本文研究一种磁吸型保护装置，可适配不同型号的油温表尺寸和安装方式，做到对其保护又不影响正常的巡检试验工作的展开。

1 需求分析

针对变压器油温测量时现场表计的典型问题，在磁吸型辅助保护装置设计时应充分考虑适用性和经济性。

适用性。磁吸型辅助保护装置应满足现场表计环境保护的各项要求，可通过选用新型材料和调整防护模式，有效防治缓解户外油温计数器显示窗口老化、积污而无法看清显示数值的问题[2]，一方面方便巡检人员随时查看状态，另一方面减少对其人工清洁工作量，减少工作时长。

经济性。磁吸型辅助保护装置应满足成本低廉、大范围应用的需求，可通过较为简单的装置适用不同现场安装条件的固定结构，满足不同厂家的油温表尺寸，最大限度减少经济成本和人工成本投入[3]。该装置要易于携带、易于安装、易于操作，可以做到一次安装不用维护，实现低成本维护。

2 技术方案

2.1 设计方案

材料选择。金属材料易购，但成本较高，在现场使用过程中易腐蚀生锈，实用效果并不理想；塑料材料易购，但硬度不达标，在暴晒、暴雨、暴雪等天气影响下易老化、开裂，性能也不满足本次设计要求；轻质防腐蚀材料是一种高强度高性能复合材料，其强度大、质量小、抗腐蚀性强、耐受度高，可满足极端天气下的各项防护指标。

故变压器油温测量中的磁吸型辅助保护装置主体选用轻质防腐蚀材料，在控制装置本身质量和提升表计环境保护效果的前提下，尽可能降低成本投入，兼顾适用指标和经济指标。

结构选型。一般表计环境保护主要通过防护网或防护罩实现，其结构较为简单，易于安装，但防护效果并不理想；保护箱能够对表计进行360°无死角防尘，但现在大多使用的是金属箱，结构较为笨重，安装时固定费时费力，实用效果欠佳。

故变压器油温测量中的磁吸型辅助保护装置选用箱式保护结构，根据现场表计安装情况，设置可拆卸式箱体结构，针对不同作业场景组合成不同规格尺寸的保护罩[4]。同时，为了便于固定，在箱体外部可设置适用于各个场景的磁吸型装置。该磁吸型连接件可设置成螺栓结构或插件结构，既可以通过磁吸件吸附在金属仪表外壳上，又可以通过螺栓或插件连接在非金属件上，满足现场表计多场景保护需求。

2.2 装置设计

如图1所示，本次设计的磁吸型保护装置主体为可拆卸箱式结构，由轻质防腐蚀材料制成，外表光滑涂黑漆，实现双重防护；装置底部采用磁吸设计，能提供强力的固定能力，通过技术模拟测试现场风力与装置底座磁力的安全值。

图1 变压器油温测量中的磁吸型辅助保护装置

箱体结构。磁吸型辅助保护装置包括箱体外壳、固定于箱体外壳下的磁吸装置和固定于箱体外壳的连接件[5]。

磁吸型辅助保护装置的正门端面与箱体外壳侧壁上端位置铰接相连，中间设置弹簧件，可用于正门的自动开合，便于打开箱体观察仪表读数或进行仪表检修；箱体外壳侧壁上设置连接件，可与仪表中的非金属件直接连接或栓接；箱体外壳下部为四角磁吸装置，采用高强度磁铁，按照设计要求可直接手动加装或拆卸，必要时还可对磁铁位置和磁铁角度进行调整。

整个箱体均为可拆卸结构，底部磁吸装置也支持可拆卸方式，能够根据不同油温表的尺寸进行结构调整或装置调整，设计适用不同现场安装条件的固定结构。如部分表计在室内安装，积水积潮现象并不明显，也不存在典型的扬尘积尘问题，只是容易出现坠物砸损或操作磕碰。因此，磁吸型保护装置组装过程中可不带正门和底座，简化箱体结构，调整磁吸位置，形成侧吸式防护罩，如图2所示。

图2 简化后的侧吸式防护罩

磁吸计算。按照磁铁吸附力与磁铁材质之间的关系，一般其吸附力与磁铁总质量成正比，即：

本次设计的磁吸型辅助保护装置主要将磁吸装置设置在底部或侧部。当设置在底部时，磁吸装置竖直方向上受力与装置质量相等，由地面支撑；水平方向上应尽量小于现场磕碰、运动等产生的推力。因此，可选用20 mm × 5 mm的N35钕磁铁即可，其可吸附7.065 kg的物件，吸附力F为69.237 N。

当装置设置在侧部时，磁吸装置竖直方向上受力与装置质量相等，由磁吸装置支撑；水平方向上受力由仪表外壳支撑，总体受力较小，20 mm × 5 mm的N35钕磁铁也可满足该场景使用要求。

故本次磁吸装置选用20 mm × 5 mm的N35钕磁铁，设计过程中为进一步提升安全性、可靠性和稳定性，装置共设置4或6支磁吸件。

辅助装置。本次设计的磁吸型辅助保护装置箱体内部上下两侧分别嵌固散热网，用于增强仪表的散热效果。箱体外壳正面铰接固定有箱门，箱门的外侧面上固定有把手。

3 应用分析

3.1 效果评估

本次设计的磁吸型辅助保护装置不仅能够有效防治缓解户外油温计数器显示窗口老化、积污而无法看清显示数值的问题，还能够利用磁吸装置增强固定效果，保证装置稳定示数，且安装操作简单，成本投入较小，适用范围较为广泛。

将磁吸型辅助保护装置投入使用后，能有效防止雨水或扬尘沿着箱门与箱体之间的缝隙渗透到表计内部，更好地保护测温元件，减少安全风险。同时，箱体外部涂抹绝缘漆，防水耐腐蚀，在长期的户外暴露情况下能有效应对日照与雨水侵袭，综合性能良好[6]。

3.2 性能优化

为进一步提升磁吸型辅助保护装置的实用效果，在设计过程中可以增加箱体的伸缩件，包括伸缩外杆、伸缩内杆以及锁紧螺栓[7]。由伸缩件调整箱体的固定位置和固定效果，使其能够更好地套笼现场表计。该伸缩外杆的一端与箱体面板铰接固定，伸缩外杆的另一端上设有供伸缩内杆一端活动伸入的内凹滑腔，伸缩外杆的外侧壁上设有连通内凹滑腔且供锁紧螺栓伸入的避让孔，伸缩内杆的另一端与箱体外壳可拆卸连接，伸缩内杆于伸入内凹滑腔的杆段上设有若干沿伸缩内杆长度方向间距分布的锁紧孔，锁紧孔与锁紧螺栓螺纹配合。在使用过程中可通过调整伸缩杆的情况使箱体处于合适的尺寸，使箱体满足不同场景、不同规格的仪表保护。

同时，磁吸型辅助保护装置外部还可涂抹保护剂，利用保护剂降低积尘附着[8]。如使用纳米氧化物用偶联剂与表面活性剂改性，提高纳米粒子的亲油性与表面活性，大大降低氧化物表面的羟基数，使得颗粒间的氢键作用减弱，减少颗粒团聚现象，使其更容易在有机物中分散，达到更好的积尘积水挥发效果。