浅谈变压器带油运输时油热膨胀问题

1 引言

 随着我国一带一路政策的出台以及国内变压器 市场的饱和，越来越多的变压器厂家积极奉行走出 去的战略，参与到变压器全球化生产制造当中，将国 内性能优良的变压器产品远销到全球各地，尤其是 那些电力行业尚不发达的东南亚、非洲及南美洲等 国家，给他们带去了光明。 为了节省变压器的运输成本，变压器厂家常采用本体带油运输方式，而我国变压器制造厂家大部 分集中于北纬 30°以北， 当变压器的用户是位于赤 道附近的国家时（如印度尼西亚、马来西亚、厄瓜多 尔、肯尼亚及刚果等国家），由于季节性及区域性的 差异，会出现变压器运输过程中温差极大的情况，这 会导致变压器绝缘油膨胀，引起油箱内部压强增大， 若处理不当将会引起油箱泄漏甚至破裂，绝缘件或 绝缘油受潮而引发产品现场试验不合格。 因此制造 地和目的地温差较大时，变压器运输时绝缘油的热膨胀问题需要特殊考虑。

2 变压器带油运输注意事项

变压器跨越温差较大区域运输时需要考虑两方 面内容：首先，当变压器从一个区域运输到另一个区域时，根据热胀冷缩原理，随着环境温度的升高会引 起绝缘油体积膨胀，运输时受运输尺寸的限制，用于 调节绝缘油体积的储油柜一般会被拆除单独运输， 因此变压器注油时油箱上部要预留出足够的绝缘油 膨胀空间， 否则体积膨胀后绝缘油会直接从油箱中 溢出；其次，运输过程中油箱顶部未充油的区域会充 满一定压强的氮气，变压器油箱是一个密封的容器， 当绝缘油膨胀时会压缩油箱上部的氮气， 同时温度 升高会使气体分子运动加剧。由气体状态方程可知， 氮气体积减小、温度升高会引起压强增大，因此油箱 上部充氮气区域的体积大小需要满足在温差变化范 围内压强值小于变压器油箱能承受的耐压值， 否则 将会对油箱造成不可恢复性损坏。

3 绝缘油热膨胀计算过程

下面以一台产品型号为SFZ11-60000/220的出口变压器为例， 来阐述变压器带油运输时的油热膨胀问题，该变压器制造厂即始发地环境温度为10℃，安装现场即目的地环境温度为 40℃。
3.1 变压器充油体积计算
3.2 绝缘油膨胀体积计算 考虑绝缘油运输过程中由于环境温度逐渐升高而会热膨胀 ， 初步估算变压器充油至距离箱盖140mm位置。
3.3 氮气层气体状态计算 当绝缘油体积膨胀时，油箱上部氮气层区域被 压缩，其稳态压强的变化遵循气体状态克拉珀龙方程。
为提高运输时的安全裕度，运输时也可将该距 离放大至 200mm 位置，经计算运输到目的地后氮气 层区域的内外相对压强值为 72kPa。

4 经济性分析

上海昌吉地质仪器产品出口到国外的产品，运输方式 一般选择相对费用较低的海运方式，而且绝缘油的 运输一般要求用 200L 油桶运输， 若变压器带油运 输，则只需部分主体油和备用油单独运输即可。 往 往海运时运输部件的体积是考核运费指标的重要 参数，则带油运输可大大缩小绝缘油单独油桶运输 的体积，节约了运输费用。 以实际产品为例，若采用 带油运输，每台产品可节约运输费用6万元，这个 成本节约是相当可观的，如果这 6 万元的费用由变 压器结构设计优化来实现，是相当困难的。

5 结束语

上海昌吉石油仪器详细介绍了变压器带油运输时绝 缘油体积热膨胀问题，并以实际产品为例，演算了变 压器带油运输由始发地到目的地过程中， 由于气温 变化和绝缘油体积膨胀而引起充氮区域的压强变化 值过程， 为实际产品带油运输是否可靠提供了理论支撑。 同时本文中笔者对变压器是否带油运输经济性进行了对比分析， 验证了变压器带油运输可节约相 当可观的制造成本。