變壓器油枕智能監測裝置的研究與設計

韓剛+張坤+靳華秋+呂曉萌+唐奇

摘要：設計一套能夠對變壓器油枕內氣囊中油狀態進行監測的智能裝置。介紹變壓器油枕智能監測裝置的結構與原理，闡述裝置中各主要模塊的設計與功能。該裝置的應用可對智能電網的在線監測起到一定的促進作用。

關鍵詞：變壓器；油枕；監測；傳感器

中圖分類號：TM41 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2016）12-0034-02

目前我國生產的高電壓等級電力變壓器里面都配有呼吸氣囊，呼吸氣囊是用來隔離變壓器油和外環境的，它會根據變壓器油液位的上升和下降發生形變。隨著變壓器運行時間的增長，雖然干燥劑會對外環境中的水分進行干燥處理，但還是會在氣囊中產生水分的污染；再加上變壓器油長期和氣囊接觸可能會有一定的微小滲透，微少油質和水分不斷在氣囊底面堆積。長此以往，一定會對氣囊造成化學破壞和對變壓器油造成污染，而最終可能導致變壓器油電氣性能下降，埋下事故隱患。為此，本創新項目設計一套能夠對變壓器油枕內氣囊中油狀態進行監測的智能裝置。

1 變壓器油枕智能監測裝置的結構與原理

該裝置主要由電阻傳感器部分、信號傳輸部分、信號放大處理部分、信號處理輸出部分、降壓直流電源部分、現場操作柜中的220 V交流電源部分、監測繼電器部分和終端污染預警部分所組成。該裝置原理如圖1所示。正常工作狀態下，綠色指示燈亮起，監測裝置顯示為良好狀態。當變壓器氣囊中有污染產生時，便會引起電阻傳感器阻值的變化，變化的阻值產生微小信號，此信號通過封閉的屏蔽通道輸送到放大單元進行放大處理，經過放大處理的信號繼續通過輸出端口輸出，放大后的輸出端接有監測繼電器，繼電器動作，激發污染預警，此時紅色指示燈亮起，并同時發出蜂鳴聲，監測裝置顯示為污染狀態。

2 監測裝置的模塊構成

2.1 電阻傳感器探頭模塊

電阻傳感器探頭模塊（如圖2所示）是此裝置的外接器件，一共安裝有2塊傳感器，傳感器由空心的絕緣樹脂材料和2塊柵極鍍鋅覆銅板組成，傳感器的鍍鋅柵極裸露在外側構成傳感面。安裝時，2塊電阻傳感器安裝在變壓器油枕氣囊內部兩側。當油枕內部產生污染時，水分、油污會在柵極間產生電阻信號，流通信號電流，再由屏蔽導線將此微弱電信號傳輸到放大單元進行放大監測。

2.2 降壓電源模塊

降壓電源模塊（如圖3所示）內部采用全波整流，輸入電壓為普通交流220 V相電壓，輸出電壓為直流12.0 V和4.5 V，最大輸出電流為5 A。降壓電源模塊為整個裝置提供電能。

2.3 信號處理模塊

信號處理模塊（如圖4所示）為裝置的核心部分。被監測模塊監測到的微弱信號，經屏蔽傳輸導線傳輸到信號放大監測處理模塊，通過放大監測模塊內部運放電路、比較電路進行放大比較，做出是否受污染的判斷，再把經過放大處理的信號輸出到動作單元。

2.4 內部接線實物圖及裝置成品

該裝置內部結構如圖5所示。

該裝置成品如圖6所示，正常工作狀態下，綠色指示燈亮起，監測裝置顯示為良好狀態。

3 結語

變壓器油枕智能監測裝置能夠對變壓器油枕內氣囊中油狀態進行監測，在監測到氣囊中變壓器油出現水分、雜質時發出警報，提醒運行人員進行維護或檢修。該裝置的設計與應用可對智能電網的在線監測起到一定的促進作用。

參考文獻

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