智能型吸濕器在電網中的應用與探索

摘要：變壓器吸濕器的主要作用是用于清除和干燥由于變壓器油溫的變化而進入變壓器（或互感器）、儲油柜的空氣中的雜物和潮氣，以保持變壓器油的絕緣強度。目前使用得較多的一種懸掛式吸濕器，運行人員必須經常巡視吸濕器，一旦發現干燥劑顏色改變，檢修人員要及時進行更換，這不僅增加了工作量也為運行設備增加了安全隱患點，而且存在更換干燥劑的高額成本和更換下來的干燥劑帶來的環境污染及垃圾處理問題。因此， 很有必要和意義研制一款新型的變壓器吸濕器，該吸濕器應具備： 自動恒溫加熱干燥、干燥劑可循環使用、能檢測吸濕器內部及聯接管的導通性、自動控制、具備智能化通訊規約與接口。

關鍵詞：變壓器吸濕器，恒溫加熱，干燥劑，自動控制，智能化，IEC61850

引言

目前電力系統中應用的變壓器吸濕器絕大部分都是需要經常更換干燥劑的普通吸濕器，是主變壓器（本文所指變壓器均為油浸式電力變壓器）的一個附屬安全保護裝置，其內部充有吸附劑如硅膠式活性氧化鋁，吸附劑采用硅膠或者在其中放入變色硅膠，當變色硅膠由蘭色變為淡紅色或粉紅色時，表明該吸附劑已經受潮，必須更換和干燥。對運行或檢修人員來說，更換變壓器呼吸器硅膠是一項經常性的維護工作。這樣不僅增加了工作人員的工作量，也為運行設備增加了安全隱患點，另外存在更換干燥劑的高額成本和更換下來的干燥劑帶來的環境污染及垃圾處理問題也不可避免。因此， 很有必要和意義研制一款新型的變壓器吸濕器，該吸濕器應具備： 自動恒溫加熱干燥、干燥劑可循環使用、能檢測吸濕器內部及聯接管的導通性、自動控制、具備智能化通訊規約與接口。

1.吸濕器的作用及工作原理

1.1吸濕器的作用

吸濕器又稱呼吸器，干燥室內填滿干燥劑：硅膠。主要作用是吸附進入主變壓器、站變和主變壓器調壓開關等充油設備中油枕空氣中的水分、雜質，起到非常重要的過濾作用，減緩絕緣油的劣化速度。但在過濾的同時硅膠本身也吸收了潮氣中的水分變成淡紅色（下面把它簡稱為“變色” ），所以硅膠變色后必須對其進行更換，以保證硅膠的良好過濾吸濕性能，從而保證絕緣油的絕緣性能。按規定在硅膠變色量超過硅膠盅容積的2/3時，必須將其更換。

1.2吸濕器的工作原理

普通呼吸裝置一般由油杯、硅膠盅、呼吸接頭、密封膠墊這四部分組成。呼吸器安裝在油枕與空氣連通的管道末端。當變壓器溫度升高時，油箱內的油會相應膨脹，因此油枕內的油位也會相應升高，變壓器油枕中的空氣被壓縮，壓力增大，為了維持變壓器內的壓力平衡，油枕內的部分空氣將通過變壓器呼吸器排入大氣，這時呼吸器的集油杯內將出現氣泡，有時會很劇烈。空氣流動的過程：油枕→呼吸器聯管→玻璃罩（硅膠）→玻璃筒→油封片→集油杯→氣孔→大氣。如圖1.1。當變壓器溫度下降時，油箱內的油會相應收縮，因此油枕內的油位也會相應下降，油的體積減小，變壓器油枕中空氣被擴容，壓力減小，為了維持變壓器內的壓力平衡，油枕內的壓力將通過呼吸器吸入空氣來平衡，這時呼吸器的玻璃筒內將出現氣泡，有時也會很劇烈。大氣→氣孔→集油杯→油封片→玻璃筒→玻璃罩（硅膠）→呼吸器聯管→油枕。如圖1.2

1.3.國內外現狀

目前國內電力系統中應用的變壓器吸濕器絕大部分都是需要經常更換干燥劑的普通吸濕器，無論從技術還是到生產工藝都已十分成熟；國外僅有個別公司試圖在免維護吸濕器方面有過嘗試，但是由于其價格高昂功能又不完備所以在電力系統很少被采用。

伴隨著電網系統的日益發達和完善，其智能化日益的提高對各相關運行設備的智能化、安全可靠性也提出了新的要求。作為同變壓器一同運行的吸濕器也需要與之相應的智能化、可靠性之功能。

傳統吸濕器需要運行人員每天巡視，隨投運變電站數量的越來越多其工作量會越來越大。

靠人員目測干燥劑的顏色變化程度來確定是否須更換干燥劑，存在許多人為判斷因素，增加誤差的影響。

更換干燥劑時多為帶電操作且要暫時關閉瓦斯保護增加人為故障的概率，又存在安全隱患。

目前所有的吸濕器都還不具備通訊功能、更不具備IEC 61850通訊接口，無法和數字化變電站內設備通訊。

2.新型吸濕器的研制與創新

普通吸濕器幾乎伴隨著變壓器的誕生而誕生，通過多年來的運行經驗來看，這種普通的吸濕器無論從技術還是到生產工藝都已十分成熟，因此應用的也最為廣泛。因此，基于目前傳統的吸濕器成熟方案，改善其不足之處。普通的變壓器吸濕器不僅為課題提供了豐富的理論基礎和技術支持，更重要的是為我們提供了實際運行經驗，是研制智能變壓器吸濕器的研究基礎。

3.該新型智能變壓器吸濕器應該具有以下能夠：

3.1.干燥劑均衡加熱并除濕，硅膠循環使用，杜絕了在更換中潮氣進入設備的可能性；3.2.實時檢測變壓器呼吸氣路狀態，始終保持了變壓器呼吸氣管的壓力平衡即：油枕、連接管、吸濕器到大氣應保持正常的暢通狀態；

3.3.加熱后的水蒸氣應及時排出吸濕器而不會沿管道進入油枕；

3.4.裝置智能化控制.

4.普通吸濕器與智能吸濕器之間的比較

4.1 動態模擬曲線

從圖4.1（普通吸濕器的工作曲線）和圖4.2（智能型吸濕器的工作曲線）可以看出普通吸濕器自從投入運行起，隨著運行時間T的推移硅膠的吸濕量不斷增加，當吸濕量達到最大值H%（硅膠吸濕飽和，不能夠再吸濕水分）時，對應的時間為T1、T2、T3......此時吸濕器已經不能夠在吸濕水分，已經失去吸濕功能，需要運行人員進行吸濕器更換或者硅膠更換，（更換時間大約35分鐘，此期間沒經過呼吸器硅膠過濾的空氣直接進入主變壓器油枕內；如果未及時更換，吸濕器本身就起不到吸濕作用，潮濕的空氣就有可能進入變壓器或有載分接開關的油枕中，從而降低油絕緣度，為運行設備增加了安全隱患。）更換后吸濕器方進入下一個工作循環。而當智能型吸濕器的吸濕量達到最大值H%（及硅膠吸濕飽和，不能夠再吸濕水分）時，有濕度傳感器檢測，控制系統自動啟動加熱系統將吸濕飽和的硅膠加熱除濕，△T為加熱除濕時間，整個過程完成后，干燥劑即恢復可吸濕狀態，為變壓器或有載分接開關繼續呼吸做好準備。智能型控制系統同時檢測管道內部壓力，確保壓力平衡。因此，無論在性能還是社會效益上都明顯高于普通的吸濕器。

4.1普通吸濕器的工作曲線

4.2智能型吸濕器的工作曲線

4.2.性能比較

通過比較可以得出以下結論

4.2.1.傳統普通吸濕器需要運行人員每天巡視，隨投運變電站數量的越來越多其工作量會越來越大。而智能變壓器吸濕器自動控制，降低工作量、減少人工維護開支，保障變壓器的安全運行、節約成本、大幅度減少對環境的污染。

4.2.2.靠人員目測干燥劑的顏色變化程度來確定是否須更換干燥劑，存在許多人為判斷因素，增加誤差的影響。控制器控制自動加熱干燥、干燥劑可循環使用、而且能檢測吸濕器內部及聯接管的導通性、關停吸濕器內部的均衡加熱裝置，使吸濕器內的干燥劑一直處于最佳功能狀態。

4.2.3.更換干燥劑時多為帶電操作且要暫時關閉瓦斯保護增加人為故障的概率，又存在安全隱患。智能變壓器吸濕器自動加熱干燥、干燥劑可循環使用。無需人工更換干燥劑，更有效消除人為因素造成的變壓器出現故障。

4.2.4.智能變壓器吸濕器實時的壓力檢測系統能夠實時準確的檢測變壓器或有載分接開關油枕中及連接管中的壓力，如有堵塞產生壓力，控制器能夠及時告警，從而保證這個系統一直處于壓力平衡狀態，極大地消除了因堵塞對變壓器、有載分接開關造成的危害，進而保證電網正態化運行。

4.2.5.智能變壓器吸濕器多功能法蘭連接設計，能夠很輕松的與各種變壓器或有載分接開關之間連接，大大的降低工作量，從而提高工作效率。

5.結論

較普通常用型吸濕器相比，智能變壓器吸濕器無需經常更換干燥劑且能隨時掌控呼吸器的工作狀況。降低工作量、保障變壓器的安全運行、節約成本、大幅度減少對環境的污染。從而提高供電安全性、穩定性、經濟性，提高供電可靠性。

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