【摘要】随着波纹管储油柜的推广和传统储油柜的继续沿用，使得变压器储油柜选型中出现了“百家争鸣”的情况，通过介绍和归纳储油柜的优缺点，指出应用和选型的注意事项。
【关键词】波纹式储油柜工艺；选型及应用注意事项
0.引言
储油柜，作为油浸式变压器的必备部件之一，起到重要的保护作用。按国家标准，35KV及以上变压器储油柜应是全密封型,即补偿绝缘油的体积变化时，补偿元件应可靠地隔绝绝缘油和外界，避免空气中氧气和水分对绝缘油油质产生的影响。因此选择一种耐老化、强度高、寿命长、减少维护并具有可靠密封性能的大型补偿元件一直是变压器制造单位和使用单位长期寻求的目标。
1.储油柜发展历程
1.1 老式储油柜
至两千年初，油浸式变压器采用的全密封储油柜主要有两种，胶囊式和隔膜式，后东北电业局推出双密封结构也是橡胶隔膜式的改进。
胶囊式，储油柜中装胶囊袋的变压器，变压器油是与大气相通的，它通过变压器的吸湿器与大气相通。当油体积变化时，胶囊通过伸展或折叠来实现体积补偿。该种储油柜从根本工艺上导致的问题是胶囊容易破损、有空气死角、变压器内产生或析出的气体不易排出并造成假油位、胶囊内产生冷凝水且无法排出，对主变运行产生潜在威胁，此外还存在橡胶易老化、易开裂及油水渗透等问题。通常，需定期的停电检查，防止胶囊破损失效(并且破损后不易被发现)。尽管胶囊的生产工艺不断提高，但在变压器的预期寿命（40年）内，至少要更换4-5次。另外，为减少胶囊内产生的冷凝水，在呼吸口处需加装吸湿器，并维护时定期更换硅胶。
隔膜式，储油柜内的隔膜使油与空气隔离，达到减慢油质劣化速度的目的。该储油柜采用两个半圆筒体中间夹一层橡胶隔膜并通过螺栓压紧密封的结构，隔膜上部空间与外界大气相通，下部是变压器油。一定程度上，解决了冷凝水排放的问题，然而仅在停电后的检修中进行。由于橡胶隔膜易破裂并具有微渗透性，对变压器油仍构成威胁。相比胶囊式，该结构渗漏油现象更为普遍，尽管运维单位定期检修维护，甚至更换橡胶隔膜（囊），但却不能从根本上解决渗漏问题。
涉及到的变压器故障及异常，有油色变化严重、漏油、油从储油柜溢出、油位指示错误等[1]。
1.2 新型储油柜
借鉴互感器用的膨胀器原理，波纹管式储油柜经研发及产品鉴定后，逐步走向市场，部分运维单位也有将老式储油柜更换为波纹管式储油柜的趋势。采用高弹性不锈钢材料制成的波纹管作为储油柜的补偿元件,波纹管通过伸缩实现油体积的补偿。
2.波纹式储油柜原理和工艺介绍
2.1 内油立式
该形式由芯体、外罩、管路、架体、油位显示及报警装置等构成。外形与芯体均为跑道形（或椭圆形），芯体内部充变压器油，变压器本体通过下部主管路与之相通。在构架上固定芯体下端，上端是自由伸缩的活动端。当变压器油随温度变化产生体积膨胀或收缩时，芯体随之上下伸缩，改变芯体内油腔容积，在全密封条件下实现变压器油的体积补偿[2]。
【内油结构原理CAD图】
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其产品特点包括：油在全密封波纹芯体内部，芯体上下运动，受力情况简单，运行平稳；可直接进行抽真空注油操作；窗式油位计指示清晰、直观，免维护；产品补偿量大；微正压运行，有效防止变压器油吸潮。
2.2 外油卧式
该形式由芯体、柜体、管路、油位显示及报警装置等组成。在柜体内部的油腔里和芯体外部充变压器油，由柜体下部连接口与变压器本体相通。通过呼吸管，芯体内部与外界大气相通。芯体一侧与前端板固定，另一侧为自由伸缩的活动端。当变压器油随温度变化产生体积收缩或膨胀时，芯体随之横向伸缩运动，改变柜内油腔容积，在全密封条件下实现变压器油的体积补偿[3]。
【外油卧式结构原理CAD图】
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其产品特点包括：圆筒柜体与胶囊储油柜相同，设计布置、更新改造方便；芯体内外均不受风沙、空气酸雾的污染；芯体内表面处于散热状态，不会因温差和湿度产生凝露；可随变压器一起做正压试验；芯体收缩到极限位置时，芯体承受外压力，不会损坏； 一旦波纹芯体渗漏，不会造成油污染。
由于外油卧式储油柜横向运动，结构上又分为滚动支撑运动芯体和无支撑运动芯体。
滚动支撑结构：芯体每节波纹管间带撑圈，撑圈上带导轮，芯体通过导轮与柜体内壁接触，油作介质滚动运行。
无支撑结构：芯体波纹管不带导轮，芯体波纹管直接与柜体内壁直接接触，完全依靠油作介质滑动运行。
两种结构均在芯体端板安装支撑轮，且均无导轨。
与无支撑结构芯体相比，有支撑结构在芯体运动时上部承重导轮滚动，滚动摩擦阻力小，芯体可在柜体内自由伸缩运动，柜体不圆度对芯体运行无影响，无卡滞现象，且运行中不损坏芯体波纹管，波纹管寿命满足国家标准规定要求。
2.3 外油立式
改结构组成与外油卧式相似，都是变压器油在芯体外部和柜体之间的油腔里，通过柜体下部连接口与变压器本体相通。外形额芯体运动与内油立式相似，均为跑道形状。当变压器油随温度变化产生体积收缩或膨胀时，芯体随之上下伸缩，改变柜内油腔容积，在全密封条件下实现变压器油的体积补偿[4]。
【外油立式结构原理CAD图】
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该形式总结了内油立式和外油卧式的特点和运行经验，一定程度上集中了两种结构的优点。与内油式相同的产品特点，是油在全密封波纹芯体内部，芯体上下运动，受力情况简单，运行平稳。与外油卧式相同的产品特点，芯体内外均不受风沙、空气酸雾的污染；芯体内外均不受风沙、空气酸雾的污染；芯体内表面处于散热状态，不会因温差和湿度产生凝露；可随变压器一起做正压试验；芯体收缩到极限位置时，芯体承受外压力，不会损坏； 一旦波纹芯体渗漏，不会造成油污染。
3.储油柜性能特点对比
经上述储油柜发展历程和新型储油柜的工艺特点介绍，可总结出性能特点如下.png)
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散 热 日光直接照射到储油柜本体上，使油温升高，降低油的寿命 日光直接照射到储油柜本体上，使油温升高，降低油的寿命 外罩保护，日光不直接照射到储油柜芯体上，不会加剧油温升高 外罩保护，日光不直接照射到储油柜芯体上，不会加剧油温升高
防腐能力 由于橡胶材质易老化、防腐能力较波纹管差很多 波纹管内部装油，波纹管外表面散热，表面不凝露，但散发的热量会导致外壳体内表面凝露，需特别注重碳钢薄板外壳防腐问题 波纹内表面处于散热状态，不会因温差和湿度产生凝露 波纹内表面处于散热状态，不会因温差和湿度产生凝露
防护等级 胶囊袋内部经过呼吸器及其连管与大气相通，呼吸器防护等级低 通孔散热窗结构如用于风沙较大地区，风沙会污染、芯体外部，呼吸器防护等级低 通芯体内部的呼吸管仅1吋管口且向下，呼吸腔防护等级较高 通芯体内部的呼吸管仅1吋管口且向下，呼吸腔防护等级较高
安全性 可作为敞开式储油柜短时临时运行。但具备检修条件，立即退出。 一旦波纹芯体渗漏，变压器油将溢出，必须立即退出运行 一旦波纹芯体渗漏，可作为敞开式储油柜短时临时运行 一旦波纹芯体渗漏，可作为敞开式储油柜短时临时运行
使用－运输 充气运输 运输时采用芯体内抽真空方式将波纹芯体闭合固定，变压器厂、用户二次运输时操作需用真空泵 运输时采用柜内充压方式将波纹芯体闭合固定，获取气源方便 运输时采用柜内充压方式将波纹芯体闭合固定，获取气源方便
使用－抽真空 安装时注油工艺繁琐 可直接进行抽真空注油操作 抽真空注油按联通管法 抽真空注油按联通管法
使用－正压试验 无微正压特性 不可随变压器一起做正压试验 可随变压器一起做正压试验 可随变压器一起做正压试验
使用－注油 较波纹管储油柜，无较大难度 需小心注油，注油过快或过量，芯体膨胀到极限位置时，芯体将承受较大内压失稳而损坏 无注油风险，芯体收缩到极限位置时，芯体承受外压力，不会损坏 无注油风险，芯体收缩到极限位置时，芯体承受外压力，不会损坏
4.选型及应用注意事项
经上述介绍，可明显对比出各类型储油柜的优势和劣势，然而在全球范围内电力工程中，选择合适的、性价比高的储油柜并非易事。例如，在“一带一路”工程中的多数项目处在不发达国家，价格竞争非常激烈，部分国外电力公司对稳定运行要求不及中国或其他发达国家那么高，在经济性更高的胶囊型储油柜面前，波纹管储油柜的优势并不明显。若无大型重点项目，各建设单位、运维单位和设计单位更倾向使用胶囊型。
然而，在波纹管储油柜选型中，仍有许多需要注意的事项。毕竟内油立式、外油卧式、外油立式各有千秋，需具体问题具体分析。
有载调压开关油箱：调节过程中不可避免产生电弧和气体，由分解会产生气体，而受全密封金属波纹膨胀器的容积的制约，不利于气体释放，需经常派人到现场排气，故不提倡有载调压开关的小储油柜采用内油式金属波纹管储油柜[5]。
老旧变压器改造：内油式储油柜具有微正压特性，对变压器的密封性能提出了新的要求，老旧套管会出现漏油的可能性。改造后，套管胶圈的老化更容易导致漏油，故需密切关注、及时更换，消除该安全隐患。另外，由于内油立式外观带有较宽的棱边，上下底盘在一次套管和二次套管形成的V 型空间内,设计人员需要重新校核绝缘距离,对已运行变压器进行储油柜改造也会带来配管连接上的很多困难[6]。而在这方面，外油式外观形状可做到与原有储油柜完全一致,结构紧凑,不影响原有变压器安全距离的尺寸设计,使得旧变压器改造都非常方便。
安装运行空间有限的情况：同体积下，由于立式波纹管压缩后存在无效体积，补偿容量不是波纹管伸长后的最大容量，因此在同样体积下立式有效容积比采用整体波纹管的卧式储油柜小。在空间紧凑的情况下，外油卧式具有较大优势。
运输条件恶劣的情况：外油卧式波纹储油柜由于采用圆形波纹管, 径向强度高。内油立式和外油立式波纹储油柜由于采用带有直边段的椭圆（跑道型）形波纹管, 由于直边段径向耐压差,采用多组的、立式的波纹油囊结构,故在运输条件恶劣的情况下，外油式卧式更耐颠簸。
解决变压器负压问题：根据GB/T 6451-2008《油浸式电力变压器技术参数和要求》中规定，冷却油流系统中不应出现负压。2012年国家电网公司颁布的《国网公司十八项反事故措施》中又强调了此规定。利用内油立式金属波纹储油柜的微正压及储油柜的落差，从技术源头予以解决。
5.结论语
综上，选用什么类型的储油柜，应从造价、工况、使用环境、客户需求等多方面、多角度考虑。各类型的储油柜的优劣，不是绝对的。
【参考文献】
[1]张全元 主编《变压器运行一次设备》[M] 中国电力出版社，2011.2
[2]《BP-N型内油立式金属波纹储油柜使用说明书》 沈阳嘉华电力电器有限公司
[3]《BP-Wb型外油卧式金属波纹储油柜使用说明书》 沈阳嘉华电力电器有限公司
[4]《BP-Wl型外油立式金属波纹储油柜使用说明书》 沈阳嘉华电力电器有限公司
[5]王泽峰，谢碧海，周井生，褚子东，《金属波纹式储油柜在电网中的应用》[J] 变压器，2005.12
[6]郭波，《两种新型波纹管式变压器储油柜应用比较分析》[J] 广西电力，2007.第五期
论文作者:赵群
论文发表刊物:《中国电业》2019年第20期
论文发表时间:2020/4/7
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