變壓器在線濾油技術應用分析

陳思慧,王麗君,高振國（沈陽工程學院,沈陽 110136）

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變壓器在線濾油技術應用分析

陳思慧,王麗君,高振國
（沈陽工程學院,沈陽 110136）

摘 要：本文首先提出了變壓器在線濾油裝置的設計方法和技術方案，基于變壓器在線濾油機技術原理，分析了在線濾油機整體性能和工作流程及變壓器在線濾油裝置的結構，分別對外部油循環系統、內部凈化系統、控制系統進行研究，并對變壓器在線濾油裝置的現場應用進行了分析。

關鍵詞：變壓器；在線濾油；流速控制；控制系統

1 引言

工業石油的使用范圍非常廣泛，工業油使用中起到絕緣，滅弧，潤滑，隔熱，密封、抗燃等作用。但是在長期使用中，由于水分污染，氣體污染，顆粒污染，微生物污染等原因，工業油劣化，劣化后的工業油直接影響到設備的運行安全和設備的使用壽命，因此需要對污染的變壓器油進行凈化。對于用油量小且方便更換的設備，如汽車的機油，機器的潤滑油，可以直接補充或更換，但是對于用油量大且更換困難的設備，如變壓器等，需要進行停電濾油，停電濾油影響設備的正常使用，需要人工的參與，且不利于生產和電力系統正常的運行。因此本文提出變壓器帶電濾油，在線濾油不影響生產的需求，且能提高工作效率，實現變壓器帶電濾油安全作業。

2 變壓器濾油機的結構技術分析

絕緣油流量是過濾系統重要的狀態參量，流量采集可以主要分為兩方面的作用：

（1）通過變壓器流量采集可以確定各個閥門的開度，從而使流量達到適合各過濾設備所需的最佳狀態，并推算出完成一次濾油所需的時間，防止油流速過大，而導致濾油效率低或者對過濾介質產生過大壓力而影響設備的使用壽命。

（2）絕緣油在流動過程因為油和絕緣紙存在摩擦，導致變壓器油帶正電，而紙板表面帶負電中自身帶有電荷，且帶電荷強度和流速的1～2次方呈正比例關系，因此通過對流量的控制，防止變壓器內油流帶電引起的局部放電現象，一般將流速控制在0.5m/s以下。

2.1 流量控制技術

在濾油機的常規使用中，一般不需要對流量進行調節，而濾油機流量大小的選擇，廠家已根據市場需求，設計了滿足不同使用場合需要的流量。

常規濾油機的流量調只能通過手動關閉相應閥門來實現，這種調節流量的方式，調節的范圍小，能耗消耗大。因為通過調節相應閥門，并沒有改變電機的轉速，油泵還是按照正常流速工作，調整球閥后，雖然流量減小，但這種方式使油泵進出口大小與油泵流速不成比列關系，即發電機的電磁功率和機械功率不相等，發電機轉速發生變化，造成油泵異常響動，且發電機的定子端部溫度升高，影響油泵壽命，而且只能使流量比減小，不能調大。而電機在轉速（電磁功率）不變的前提下，輸出功率減少，不僅使電機功耗增大，外殼溫升提高，降低了工作效率。流速控制裝置主要由變頻器、流量傳感器和PLC組成。通過流量傳感器檢測出實時流量數據，并將結果傳輸于PLC控制器，PLC控制程序將實時出油量和所需設置出油量進行比較，通過程序和控制模塊進行運算，計算得出所需輸出的頻率，變頻器根據通訊頻率數據值輸出該頻率的驅動電源，驅動交流異步電機，交流異步電機按照該頻率驅動油泵，從而控制油泵的輸出流量，達到油流的流量可在7L/min-80L/min（誤差±0.2L/ min）的目標。

2.2 溫度采集技術

在濾油機的使用中，一般需要對油液進行加熱，經加熱的絕緣油能更好的脫去油液中的水分以及增強油液在通過濾芯的速度，從而提供過濾效率。濾除結束后，因為濾芯為高分子材料，采用物理攔截的方式濾除雜質，致密的結構使油液通過濾芯時會產生一定的壓力，為了保護濾芯，延長濾芯使用壽命，同時提高通過效率，也需要對油液進行加熱。濾油機帶有高溫保護裝置，當變壓器油超過設定值時，變壓器報警，以防止過負荷或故障，變壓器油在過濾過程中進行了加熱，過濾后的絕緣油溫度可以超過變壓器預設的報警值，為了防止變壓器誤報警，就需要對濾油機出口絕緣油溫度進行控制，采用散熱裝置，使變壓器油溫度降低。

為了解決上述問題, 提出的變功率加熱方式，變功率加熱方式引入晶閘管作為控制器和PID算法對加熱趨勢進行預測，從而實現對變壓器油選擇性加熱，提高加熱效率，防止油溫過高等。

3 變壓器在線濾油機整體性能設計

針對濾油機在線凈油需要解決的關鍵技術，在深入研究的基礎上，提出真空濾油機功能提升及變壓器在線濾油研發方案，研究在線濾油外部循環系統，在線凈油裝置內部處理凈化系統，在線濾油自動控制保護系統。

3.1 變壓器在線濾油機設計思想

本文擬設計出一種在線濾油裝置，此裝置包括：

外部油流循環系統由管路、閥門、加熱器、換熱器等組成。管路與閥門用于控制油流的方向和通斷，加熱器用于調整進油溫度，換熱器用于調整出油溫度。

內部凈化處理系統由排油泵、初濾器、精濾器、真空泵、真空缸、真空表、水泵、儲水器和排氣部分組成，能對臟污絕緣油實現高效凈化。

自動控制保護系統由控制器、變頻器、溫度傳感器、流量傳感器等組成，可實時監測濾油裝置工況、油溫和流量，并進行動態優化調整，以保證帶電濾油的安全可靠。

3.2 變壓器在線濾油裝置的結構

外部油流循環系統由管路、閥門、加熱器、換熱器等組成。管路與閥門用于控制油流的方向和通斷，加熱器用于調整進油溫度，換熱器用于調整出油溫度。

內部凈化處理系統由排油泵、初濾器、精濾器、真空泵、真空缸、真空表、水泵、儲水器和排氣部分組成，能對臟污絕緣油實現高效凈化。

自動控制保護系統由控制器、變頻器、溫度傳感器、流量傳感器等組成，可實時監測濾油裝置工況、油溫和流量，并進行動態優化調整，以保證帶電濾油的安全可靠。

4 變壓器在線濾油裝置的現場應用分析

4.1 現場應用的概況

撫順市李石經濟開發區某公司，因熱力設備用電的特殊性要求，該用戶不能中斷供電，否則會損壞鍋爐等設備。由于經常滿負荷運行，導致變壓器絕緣油出現老化現象，從油枕的油標觀測，變壓器油變暗發黑，該廠電工擔心變壓器存在隱患，所以聯系電業試驗部門對油進行取樣化驗。按照國家標準規定，變壓器油絕緣擊穿電壓應該大于45kV，該臺變壓器油的化驗結果僅為19.5kV，不滿足國家標準。按照用戶需求，2013年12月7日至8日，采用“變壓器帶電濾油裝置”對該臺變壓器進行15個小時不間斷帶電濾油。濾油后化驗變壓器油的結果表明，擊穿電壓已達到46kV，符合國家標準規定，為變壓器安全穩定運行提供了可靠保障，消除了潛在的隱患。

4.2 現場絕緣油的數據分析

本實驗針對的是國網撫順供電公司某變電所，66kv 一號變壓器，在2015年3月12日對變壓器油采樣和2015年3月27日 采用在線濾油后，得到數據如表1：（組分單位：uL/L）

表1

上述數據可得經過在線濾油后變壓器油的性能有很大的提升，證明在線濾油裝置具有實用價值且效果顯著。

參考文獻：

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[4]吳建蓉,劉華麟.變壓器在線濾油技術在貴州電網的運用研究[J]貴州電力技術,2012 (02).

作者簡介：陳思慧（1990-），女 ，遼寧開原人，研究生，研究方向：電子工程。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.209