智能變壓器技術(shù)淺析

馮 晗 何傳坤 魏 憲 王建宇 唐宇欣 陳振超

（1.國(guó)網(wǎng)泰安供電公司 山東泰安 271000 2.山東泰開(kāi)變壓器有限公司 山東泰安 271000 3.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司檢修公司 山東青島 266000）

智能變壓器技術(shù)淺析

馮 晗1何傳坤2魏 憲3王建宇1唐宇欣1陳振超1

（1.國(guó)網(wǎng)泰安供電公司 山東泰安 271000 2.山東泰開(kāi)變壓器有限公司 山東泰安 271000 3.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司檢修公司 山東青島 266000）

本文對(duì)變壓器智能化方案進(jìn)行了介紹和分析，通過(guò)論證、原理介紹等方式展現(xiàn)了智能變壓器的實(shí)用性和優(yōu)越性，為后續(xù)的研究和發(fā)展提供了一種思路、參考和探索。

智能變壓器；在線監(jiān)測(cè)；技術(shù)分析

1 前言

在電網(wǎng)系統(tǒng)中，變壓器是最重要的電力一次設(shè)備之一，它直接與各用電設(shè)備相連接，分布廣泛，使用數(shù)量多，通過(guò)對(duì)變壓器的智能化，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器的遠(yuǎn)程控制，為管理者提供精確的變壓器狀態(tài)信息，延長(zhǎng)變壓器的運(yùn)行周期，從而也可以降低變壓器的運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用。從長(zhǎng)遠(yuǎn)的觀點(diǎn)看，設(shè)施未來(lái)的運(yùn)行和維護(hù)成本要遠(yuǎn)大于它的建設(shè)成本，而且先期建設(shè)成本的高低對(duì)未來(lái)的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本會(huì)產(chǎn)生很大的影響，高的建設(shè)成本可能帶來(lái)未來(lái)運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本的大幅度降低，從而帶來(lái)建設(shè)工程在整個(gè)壽命周期內(nèi)的成本的降低。因此，我們不僅要考慮建設(shè)成本而且還要考慮未來(lái)的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本[1]。

2 智能變壓器化的必要性

中國(guó)智能電網(wǎng)六個(gè)環(huán)節(jié)中，變電環(huán)節(jié)在實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的全面采集和實(shí)時(shí)共享，接入各類(lèi)電源及用戶(hù)，開(kāi)展資產(chǎn)全壽命周期管理，支撐電網(wǎng)實(shí)時(shí)控制與保護(hù)、智能調(diào)節(jié)和各類(lèi)高級(jí)應(yīng)用等方面具有重要意義[2]。現(xiàn)在整個(gè)電力系統(tǒng)對(duì)智能化和穩(wěn)定性、可靠性運(yùn)行要求不斷的提高，伴隨著計(jì)算機(jī)、傳感和通信技術(shù)的飛速發(fā)展。對(duì)智能變壓器的使用提出了更高的要求。如果電力系統(tǒng)中出現(xiàn)故障，特別是關(guān)鍵的大型主變發(fā)生故障。將會(huì)造成重大的供電事故，產(chǎn)生嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響，所以能夠及時(shí)、準(zhǔn)確、全面地掌握變壓器的運(yùn)行狀況是非常重要的。

3 變壓器油中氣體在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)介紹

電力變壓器大多采用變壓器油來(lái)實(shí)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的絕緣和散熱，油與油中固體有機(jī)絕緣材料在運(yùn)行電壓下因電、熱、氧化和局部電弧等多種因素作用會(huì)逐漸變質(zhì)，裂解成低分子氣體并溶于油中，會(huì)對(duì)變壓器的穩(wěn)定可靠運(yùn)行造成很大的安全隱患，目前絕緣油中氣體監(jiān)測(cè)是發(fā)現(xiàn)內(nèi)部故障隱患的最有效、最成熟的方法。

變壓器油中氣體在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以按照用戶(hù)設(shè)定的周期在線檢測(cè)出變壓器油中溶解氫氣H2、一氧化碳CO、乙烯C2H4、乙炔C2H2等組分氣體的含量以及微水含量，同時(shí)也可以選配測(cè)量二氧化碳CO2、水活性等參數(shù)。通過(guò)系統(tǒng)分析，能夠及早發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部存在潛伏性故障、判斷其是否會(huì)危及變壓器的安全運(yùn)行，進(jìn)而為電力設(shè)備的安全、可靠運(yùn)行提供保障。

3.2 變壓器油中氣體在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成

OGM-701-Ⅱ變壓器油中氣體在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為多組分油色譜產(chǎn)品能在線、連續(xù)測(cè)量變壓器油中H2、CO、CH4、C2H4、C2H2、C2H6多組分氣體及微水。

OGM-701-Ⅱ變壓器油中氣體在線監(jiān)測(cè)，該系統(tǒng)由變壓器接口法蘭、OGM-701-Ⅱ變壓器油中氣體在線監(jiān)測(cè)裝置、控制及診斷單元組成。

3.3 系統(tǒng)工作原理及方法

首先，安裝在現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜里的進(jìn)口高性能油泵將變壓器油循環(huán)引入機(jī)柜內(nèi)的油氣分離單元，高效油氣分離模塊把變壓器油中溶解氣體自動(dòng)分離出來(lái)。然后，分離出來(lái)的氣體進(jìn)入氣體分離模塊，在內(nèi)置微型真空氣泵的作用下，使得混在一起的多種氣體按照特定的順序逐一進(jìn)入氣體檢測(cè)模塊，在檢測(cè)模塊中配置有高靈敏度的氣體檢測(cè)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體信號(hào)的檢測(cè)。檢測(cè)出的數(shù)據(jù)可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)裝置直接送往安裝在現(xiàn)場(chǎng)控制室內(nèi)的數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，數(shù)據(jù)處理服務(wù)器通過(guò)定量分析，計(jì)算出各個(gè)組分和含量以及各自的增長(zhǎng)率，然后，根據(jù)故障診斷系統(tǒng)的結(jié)果判斷變壓器是否存在故障以及故障的種類(lèi)，便于變壓器進(jìn)行下一步的檢修工作。

3.4 系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)

（1）系統(tǒng)能在線連續(xù)測(cè)量變壓器油中H2、CO、CH4、C2H4、C2H2、C2H6多組分氣體及微水。

（2）系統(tǒng)選用具有多年現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的優(yōu)質(zhì)可靠元件，保證了整個(gè)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定性，使得在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行過(guò)程中盡可能免維護(hù)。

（3）強(qiáng)制循環(huán)，及時(shí)檢測(cè)，油氣分離的過(guò)程中不補(bǔ)氣，變壓器油可以直接循環(huán)回變壓器本體，分離技術(shù)重復(fù)性高，統(tǒng)一試驗(yàn)條件下對(duì)同一油樣的監(jiān)測(cè)結(jié)果偏差很小，使采集的數(shù)據(jù)代表變壓器內(nèi)部真實(shí)狀態(tài)。

（4）儀器穩(wěn)定后，短時(shí)間內(nèi)即可完成進(jìn)油、脫氣、色譜分析全過(guò)程，可連續(xù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

（5）全天候連續(xù)監(jiān)測(cè)變壓器油中溶解氣體濃度及變，無(wú)須定期校正儀器。

（6）全面的自檢功能，隨時(shí)可以發(fā)現(xiàn)裝置本身的故障。

（7）裝置集成了所有的數(shù)據(jù)采集、計(jì)算、故障報(bào)警等功能，無(wú)需配置后臺(tái)軟件即可單獨(dú)運(yùn)行，也可與其他監(jiān)控軟件方便的連接。

3.5 后臺(tái)管理軟件

后臺(tái)管理軟件分為在線檢測(cè)油中溶解多組分氣體含量和數(shù)據(jù)分析診斷兩部分。能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、產(chǎn)氣速率和絕對(duì)產(chǎn)氣速率計(jì)算、趨勢(shì)圖分析、數(shù)據(jù)查詢(xún)、故障分析診斷等功能。

（1）參數(shù)設(shè)置：包括設(shè)置采樣設(shè)定、通訊設(shè)定、校準(zhǔn)系數(shù)、報(bào)警閥值、報(bào)警方式等。

（2）檢測(cè)方式：手動(dòng)召喚數(shù)據(jù)和定時(shí)自動(dòng)輪詢(xún)功能。

（3）設(shè)備報(bào)警管理：接收運(yùn)行報(bào)警信號(hào)，提供報(bào)警功能，具有報(bào)警條件，產(chǎn)氣速率計(jì)算方式和報(bào)警限設(shè)置，同時(shí)具有實(shí)時(shí)報(bào)警和歷史報(bào)警的查詢(xún)功能。

（4）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析及查詢(xún)：通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，提供直觀的歷史數(shù)據(jù)報(bào)表及生動(dòng)的特征參數(shù)趨勢(shì)方式，顯示變壓器油中溶解氣體含量和微水?dāng)?shù)據(jù)的變化。

4 結(jié)語(yǔ)

智能電網(wǎng)屬于低碳經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，隨著環(huán)保要求的不斷提高以及電力自動(dòng)化技術(shù)和電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，變壓器制造也將向低碳的標(biāo)準(zhǔn)提出更高的要求，變壓器的設(shè)計(jì)生產(chǎn)引入電力監(jiān)測(cè)技術(shù)、電力電子技術(shù)、電力通信技術(shù)、新材料新工藝等推進(jìn)變壓器智能性的不斷提升是必然的趨勢(shì)。可以預(yù)見(jiàn)，智能型變壓器必將以其高性能、低功耗、多功能的優(yōu)異性能適應(yīng)智能電網(wǎng)的要求。

[1]張勇，魏玢.電網(wǎng)企業(yè)開(kāi)展資產(chǎn)全壽命周期管理的思考[J].電力技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2008，20（4）：62，65.

[2]國(guó)家電網(wǎng)公司．智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究框架[R].北京：國(guó)家電網(wǎng)公司. 2009.

TM407

A

1004-7344（2016）29-0080-01

2016-10-2