變壓器免維護(hù)呼吸器在變電站的應(yīng)用

摘要：變壓器是電力系統(tǒng)中非常重要的電氣設(shè)備，油枕所連接的呼吸器如果對空氣中水分濾除不徹底，極易造成油枕膠囊內(nèi)水分的積聚。文章選用一種在線加熱烘干硅膠顆粒方式的變壓器免維護(hù)自動吸濕設(shè)備作為試點，為變壓器安全運行維護(hù)提供技術(shù)依據(jù)，從而提高電網(wǎng)運行的基礎(chǔ)管理水平。

關(guān)鍵詞：變壓器；免維護(hù)呼吸器；變電站；電力系統(tǒng)；電力設(shè)備 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM41 文章編號：1009-2374（2017）03-0055-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.03.024

目前變壓器普遍使用的是傳統(tǒng)型呼吸器，依然沿用通過運檢人員利用肉眼觀察硅膠顆粒的變色來判斷吸濕能力的好壞，運檢人員的主觀判斷對事物起決定性作用，雖然明確了當(dāng)變壓器呼吸器硅膠變色超過2/3時就應(yīng)當(dāng)對變壓器呼吸器硅膠進(jìn)行更換，但是仍然無法準(zhǔn)確量化硅膠顆粒在變色到什么程度的時候吸附能力會下降多少這一指標(biāo)，且運檢人員技術(shù)的熟練程度有高有低，肉眼的觀察識別也差異很大，有些廠家和個人也對相關(guān)方面進(jìn)行了研究，通過對硅膠過濾后的空氣水分進(jìn)行檢測或?qū)枘z重量進(jìn)行實時判斷，通過嵌入式計算機進(jìn)行控制、檢測和信息傳輸來自動控制加熱，以便去除硅膠中的水分含量。

1 技術(shù)現(xiàn)狀分析

1.1 現(xiàn)國外研究機構(gòu)對變壓器呼吸器的研究情況

多年來根據(jù)國外的學(xué)術(shù)研究和實際應(yīng)用，認(rèn)為對經(jīng)過硅膠吸濕后的空氣水分含量檢測來判斷硅膠的吸濕飽和程度是目前應(yīng)用最普遍、最廣泛、最有效的方法。但是這種檢測方法還是不能直接定量反映硅膠吸濕飽和度，僅僅定性的通過間接方式感知硅膠吸附能力已下降，需要采取措施進(jìn)行脫水處理。

目前MR公司有解決此類問題的類似產(chǎn)品，其采用了測濕檢測原理來判斷硅膠受潮程度，而且硅膠使用了白色硅膠（非變色）。缺點為測濕傳感器在濕度飽和（冷凝成水滴）時傳感器易失效，白色硅膠無法讓用戶通過感官判斷出是否有吸濕效果，對其脫水再生過程也無法驗證。

ABB公司也有解決此類問題的類似產(chǎn)品，其采用了雙管結(jié)構(gòu)，工作時通過電磁閥讓其中一只管連接膠囊呼吸通道，另一只管進(jìn)行脫水再生。缺點是由于體積大、重量大，價格較高，不適用于現(xiàn)場傳統(tǒng)吸濕器的替換

改造。

1.2 現(xiàn)國內(nèi)研究機構(gòu)對變壓器呼吸器的研究情況

國內(nèi)一些企業(yè)完成了免維護(hù)吸濕器的開發(fā)設(shè)計，設(shè)備通過基于在線稱重測量的方式，建立硅膠顆粒的吸濕飽和模型和加熱脫水與時間模型，運用模糊控制理論，達(dá)到理想指標(biāo)空氣干燥處理和科學(xué)脫水處理。為保證變壓器附件設(shè)備和變壓器本體同壽命，設(shè)計中使用了加固型軍品級微處理器和VxWorks操作系統(tǒng)設(shè)計，使用高穩(wěn)定的檢測和執(zhí)行元件，真正意義地實現(xiàn)了變壓器吸濕器的免維護(hù)，有效提高現(xiàn)場工作效率及安全性，對提高電力系統(tǒng)供電的可靠性具有重要意義。

1.3 更換傳統(tǒng)吸濕器目前存在的兩種觀點

更換主變壓器吸濕器硅膠對瓦斯保護(hù)到底有什么影響，目前在電力系統(tǒng)內(nèi)還沒有一個統(tǒng)一的認(rèn)識。對運行中的主變壓器更換吸濕器硅膠，在更換硅膠的過程中要將重瓦斯保護(hù)由跳閘改投發(fā)信，這一點認(rèn)識基本一致，但是對硅膠更換完畢后重瓦斯保護(hù)應(yīng)如何投切的分歧就比較大。

一種觀點認(rèn)為更換主變壓器呼吸器硅膠后將有可能造成瓦期保護(hù)誤動作，因此硅膠更換完畢后應(yīng)經(jīng)24h試運行（試運行過程中重瓦斯保護(hù)投發(fā)信）方能將重瓦斯保護(hù)由發(fā)信方式改投跳閘方式；另一種觀點認(rèn)為主變壓器呼吸器硅膠更換完畢后對重瓦斯保護(hù)已經(jīng)沒有影響，因此更換硅膠的工作完畢后就應(yīng)將重瓦斯保護(hù)改投跳閘方式。

目前云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司楚雄供電局主要采用的方式為更換硅膠前向調(diào)度申請將重瓦斯保護(hù)連接片退出改投信號方式，更換硅膠完畢后向調(diào)度申請將重瓦斯保護(hù)改投跳閘方式，量取重瓦斯保護(hù)連接片一端帶有-110V電壓，另外一端不帶電壓后，投入重瓦斯保護(hù)連接片。

1.4 變壓器呼吸器的應(yīng)用現(xiàn)狀

楚雄供電局現(xiàn)有的呼吸器為拆卸式有機玻璃容積硅膠罐和非拆卸式的硅膠罐，其中拆卸式的呼吸器在更換硅膠的過程中需要運行人員對更換流程及螺絲的緊松程度要求比較高，否則極易造成有機玻璃的損傷，整個更換過程耗費時間比較長，當(dāng)更換的次數(shù)較多時還會導(dǎo)致呼吸器部件連接處密封不良，使?jié)駳馕唇?jīng)硅膠過濾，直接進(jìn)入變壓器油枕中，可能造成變壓器油受潮；非拆卸式的呼吸器雖然能避免拆卸式呼吸器的不利因素，但在更換硅膠的過程中，由于倒入硅膠的罐口比較小，造成硅膠灑落，污染環(huán)境。

現(xiàn)有64座變電站，2015年期間更換硅膠總次數(shù)為178次，更換硅膠總重量為541kg，特別是在雨季由于空氣潮濕程度較大，更換的頻次也相對更多，需要投入的人力、物力成本比較高，特別雨季山區(qū)道路坍塌落石較多，交通風(fēng)險壓力大。

2 變壓器免維護(hù)呼吸器的工作原理

JY-MXS系列免維護(hù)呼吸器安裝在油浸式變壓器儲油柜上，當(dāng)變壓器由于負(fù)荷或環(huán)境溫度的變化而使變壓器油的體積發(fā)生脹縮，迫使儲油柜內(nèi)的氣體通過免維護(hù)呼吸器內(nèi)的干燥劑進(jìn)行呼吸，以清除空氣中的雜物和潮氣，保持變壓器或互感器內(nèi)的變壓器油的絕緣強度。并且當(dāng)長時間使用，干燥劑受潮后，免維護(hù)吸濕器具有自動加熱功能，自動除去干燥劑中的水分。系統(tǒng)主要由過濾桶、玻璃筒、過濾桶主軸、稱重傳感器、溫濕度傳感器、加熱芯、控制板和硅膠組成，當(dāng)油枕吸進(jìn)空氣時空氣通過燒結(jié)的金屬過濾網(wǎng)，進(jìn)入吸濕器內(nèi)部。燒結(jié)金屬過濾網(wǎng)對空氣中的灰塵進(jìn)行過濾，經(jīng)過濾后的空氣流經(jīng)干燥室，空氣中的水分被干燥劑充分吸收，達(dá)到干燥空氣的目的。硅膠顆粒的吸濕飽和程度由安裝在吸濕內(nèi)部的稱重傳感器進(jìn)行測量，當(dāng)干燥劑飽和指示超過設(shè)定值時，干燥劑通過安裝在干燥室內(nèi)的碳纖維加熱元件進(jìn)行烘干，烘干過程中所產(chǎn)生的水蒸汽通過對流向四周擴(kuò)散，通過金屬網(wǎng)到達(dá)玻璃管，并在玻璃管上冷凝，冷凝的水珠沿玻璃管流向安裝在底部的金屬法蘭，并流出吸濕器，若濕度傳感器出現(xiàn)故障時，控制盒內(nèi)還設(shè)有定時控制器，可按照預(yù)定的時間間隔對干燥劑進(jìn)行加熱控制，使呼吸器達(dá)到免維護(hù)的目的。

3 變壓器免維護(hù)呼吸器的應(yīng)用

楚雄供電局選擇了110kV東郊變電站和110kV西郊變電站兩座分布區(qū)域不同變電站，在兩座變電站的1號主變有載調(diào)壓裝置和本體呼吸器上加裝了JY-MXS系列免維護(hù)呼吸器，通過1年多的運行分析，運行人員未對110kV東郊變電站1號主變有載調(diào)壓裝置及本體的呼吸器更換過硅膠，而110kV 2號主變本體呼吸器進(jìn)行了5次硅膠更換，共更換了15kg硅膠，有載調(diào)壓裝置呼吸器進(jìn)行了6次硅膠更換工作，共更換了6kg硅膠；同樣運行人員也未對110kV西郊變電站1號主變有載調(diào)壓裝置及本體的呼吸器更換過硅膠，110kV 2號主變本體呼吸器進(jìn)行了3次硅膠更換，共更換了9kg硅膠，有載調(diào)壓裝置呼吸器進(jìn)行了5次硅膠更換工作，共更換了5kg硅膠。

從這段運行時間對加裝的免維護(hù)呼吸器運行狀態(tài)和抽檢情況看，變壓器免維護(hù)呼吸器的各項功能運行正常，在硅膠顆粒吸濕飽和到一定程度時，硅膠顆粒內(nèi)的加壓器能及時通過傳感器信號啟動，對顆粒進(jìn)行干燥除濕，且控制器通過6個月的稱重變化的歷史記錄，得出硅膠受潮規(guī)律后，實現(xiàn)了稱重和定時兩種控制策略相結(jié)合的運行方式，減少我局相關(guān)工作人員的勞動強度，提高我局的管理自動化水平，提高競爭力，具有一定的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

4 結(jié)語

綜上所述，在變電站內(nèi)變壓器有載調(diào)壓裝置及本體上采用免維護(hù)呼吸器器，具有通過傳感器驅(qū)動加熱芯對飽和的硅膠進(jìn)行加熱除濕、通過通信功能遠(yuǎn)傳監(jiān)控人員進(jìn)行實時監(jiān)測、具有自診斷功能便于維護(hù)的功能，認(rèn)為能取代傳統(tǒng)的變壓器吸濕系統(tǒng)，能完全滿足變壓器的吸濕問題，真正意義上實現(xiàn)了變壓器呼吸器免維護(hù)，而且由于不存在更換硅膠，因此對變壓器呼吸器硅膠更換完畢后重瓦斯保護(hù)應(yīng)如何投切的分歧也就迎刃而解。

在變電站內(nèi)使用免維護(hù)呼吸器，可使楚雄供電局在線監(jiān)測變壓器附件的運行狀況，及時把握設(shè)備的運行信息，在設(shè)備發(fā)生故障前采取相應(yīng)的預(yù)防措施，避免潛在危險存在的情況下變壓器依然滿負(fù)荷運行，彌補該局變壓器傳統(tǒng)呼吸器不能在線監(jiān)測的空白，同時也大量減少人工使用成本、定檢費用，更好地實現(xiàn)廢物循環(huán)再利用，一定程度上杜絕了變壓器因小的附件故障導(dǎo)致重大安全事故發(fā)生的可能性，使該局能更有效、科學(xué)地安排生產(chǎn)檢修計劃，節(jié)約不必要的開支，保證變壓器可持續(xù)安全運行，達(dá)到增產(chǎn)、增效、安全、環(huán)保的目的。

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作者簡介：尹洪朗（1985-），男，云南楚雄人，云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司楚雄供電局助理工程師，研究方向：變電運行。

（責(zé)任編輯：蔣建華）