变压器油泵的应用与故障诊断问题的探讨

变压器油泵的应用与故障诊断问题的探讨

(吉林省诺森机电设备有限公司总工程师席文亭)

变压器油泵，又称潜油泵。为什么称它为潜油泵呢?因为它的电动机及其驱动的泵是完全浸没在一个充满变压器油的密封结构里面，而且它与变压器内部的油系统是直接相连的。变压器油泵是专门用来为运行中的大型(一般为120MVA，220kV及以上)变压器的强迫油循环冷却系统提供液动力循环的组件，它是变压器油系统中唯一的旋转机械。变压器油泵一般安装在强油风冷却器的低端，或安装在片式散热器与变压器油箱的管路之间，起到强迫油循环风冷OFAF系统中重要的液动力循环作用。

对于这样一个结构原理并不复杂，而功能和可靠性对电力变压器运行却非常重要的组件，如何正确的认识和选配它，如何正确的应用与故障诊断，确保它的长期可靠运行，实在是一个不能随意忽视的问题。本文作者根据多年来的运行管理经验，对目前国内变压器用油泵的结构形式、特点，选配与应用时应该注意的事项做一简要的叙述，以期探讨。

一、变压器油泵的结构形式

变压器油泵的结构定义

变压器油泵是一种全密封结构的，内臵潜油运行的三相异步电动机，直轴安装一离心式或轴流式叶片泵，专用于输送变压器绝缘油介质的流体机械。

目前国内外生产的变压器油泵的结构形式一般如下：

1、按泵的叶片形式划分

①离心式变压器油泵：配装离心式叶片泵，一般适用于变压器强油风冷却器;

②轴流式变压器油泵：配装轴流式叶片泵，一般适用于低扬程、大流量、低油阻力的变压器片式散热器冷却系统中，可做多种冷却形式的切换选择：当泵停止运转的时候，油泵只相当于一段低阻力的管路连接段，此时变压器可做ONAN(自冷式)或ONAF(风冷式)运行。当泵通电运转时，可做OFAF(强油风冷式)运行，冷却效率大大提高，温升系数C值大幅度下降。

2、按驱动电机结构划分：

①常规感应三相异步电动机驱动的普通型变压器油泵;

②盘式电机(轴向气隙)驱动的盘式变压器油泵。

两种结构的差别主要是驱动电动机不同，使用功能、安装尺寸、形式完全相同。

①—轴承②—叶轮③—转子④—定子⑤—转轴

二、变压器油泵型号含义及参数意义

1、国内一般变压器油泵的型号含义：

2、变压器油泵的几个主要参数及其意义：

流量Q—单位时间内通过油泵连接管路截面上的变压器油流的数量。通常用立方米/秒(m3/h) 来表示，国外进口油泵多用升/分钟(L/min)来表示。(1m3/h= 0.06L/min)

扬程H—单位重量的被输送变压器油通过油泵时所获得的有效能

量值。其单位是：Nm/N，即油泵输送变压器油液的液柱高度。通常我们用米水柱(m)来表示，如果用米液柱来表示则要考虑变压器油的重度。

扬程、流量对于每一种特定型号的变压器油泵而言一般是不宜替代的，因为每种型号泵的特性曲线上只有一段区域是效率最高的。油泵工作的这一段区域叫额定工况。油泵工作在这一区域时，不仅效率高，而且噪音低，功率消耗合理，运转平稳，无有害涡流冲击和气蚀损害，能够保持长期可靠运行。

那么额定工况如何选择呢?主要由主变的油路结构、冷却器油循环回路及其管网系统组成的阻力特性曲线所决定的。不同类型的冷却器和主变油路循环结构，其管网特性曲线不同。管网系统阻力特性曲线与变压器油泵工作特性曲线的交点就是油泵的额定工况点。因此，就变压器油泵的替代性而言，不同水力参数或降低水力参数的随意替代是不可取的，他关系冷却器的额定换热容量，同样也关系到主变的长期稳定的安全运行。

额定功率P—变压器油泵的额定功率是指电动机输出轴上的额定功率，故也称为轴功率。

油泵的输入功率P1是指油泵电动机从电源汲取的电功率(√3UIcosφ)。在生产变压器油泵的工厂里可以通过测功机测取油泵的轴功率，同时测取对应点的输入功率并绘制成曲线。我们可以通过曲线查取某一流量工况下的输入电功率，以便了解油泵实际消耗的电能。通过工厂提供的电动机负载特性曲线，可以查取某一输入功率P1下的

输出功率和电动机效率。

总机效率η—变压器油泵总机效率是泵的有效功率Pe与输入功率P1之比。

油泵的有效功率是被输送液体在泵内单位时间所获得的有效能量。而扬程就是油泵输出的单位重量液体从泵中获得的有效能量，所以扬程和质量流量及重度的乘积，就是单位时间内从油泵中输出液体所获得的有效能量—油泵的有效功率Pe。

Pe=γQH/1000

式中γ—变压器油的重度(N/m3);

Q—油泵的流量(m3/s);

H—油泵的扬程(m)。

变压器油泵的总机效率是泵的有效功率Pe与输入功率P1之比：η=Pe/P1

转速n—是变压器油泵轴在单位时间内的转数，单位是rot/min(转/分)。

根据国网公司的要求：为提高变压器油泵轴承运转寿命，将原1450转/分(4极电机)油泵，改为1000转/分(6极电机)及以下的低速泵。

三、关于低转速变压器油泵

所谓低转速：就是在实现同样的流量扬程下，转速由1500转/分(4极电机)下降为1000转/分(6极电机)及以下转速的变压器油泵。但是要达到原(4极电机)油泵的流量、扬程，势必要靠增加叶轮直径解决。旋转机械的直径增加则运行稳定性会下降，而且6极驱动电机比

4极电机的直径也要大。这样，在替代过程中，某些老式的冷却器安装尺寸很难实现。

确实，低转速可以提高轴承的运转寿命。但是,转速降低了，叶轮直径却增加了。大直径的旋转体，其平衡问题将更加突出。特别是作为叶片泵其叶片铸型、扭曲角度的一致性在工艺上误差难免，这些在低速、大直径旋转油泵中带来的问题会突出出来，直接影响运行稳定性，反而会降低轴承的运转寿命。

目前国内都在大量配套采用轴向气隙(盘式电机)电机驱动的盘式变压器油泵(这种油泵适宜做成低速1000转/分以下)，由于盘式泵的强大轴向磁拉力作用，此类问题将更加突出。国外出口到中国的“盘式变压器泵产品说明书”中对该类油泵轴承的维护进行了较多篇幅的说明，并推出公式如下：

Lh=(106/60N)(C/Prfw)3a1 a2 a3

式中 Lh：计算寿命(hr);

N：转速(rot/min);

C：额定荷重(kg);

Pr：当量轴承荷重(kg);

fw：荷重系数;

a1：信赖度系数;

a2：润滑系数;

a3：材料系数;

以上公式即使给出各个参数的推荐值，由于其选用材料的、环境