變壓器在線濾油技術(shù)應(yīng)用分析

陳思慧,王麗君,高振國（沈陽工程學(xué)院,沈陽 110136）

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變壓器在線濾油技術(shù)應(yīng)用分析

陳思慧,王麗君,高振國
（沈陽工程學(xué)院,沈陽 110136）

摘 要：本文首先提出了變壓器在線濾油裝置的設(shè)計(jì)方法和技術(shù)方案，基于變壓器在線濾油機(jī)技術(shù)原理，分析了在線濾油機(jī)整體性能和工作流程及變壓器在線濾油裝置的結(jié)構(gòu)，分別對(duì)外部油循環(huán)系統(tǒng)、內(nèi)部凈化系統(tǒng)、控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，并對(duì)變壓器在線濾油裝置的現(xiàn)場應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：變壓器；在線濾油；流速控制；控制系統(tǒng)

1 引言

工業(yè)石油的使用范圍非常廣泛，工業(yè)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(yè)油劣化，劣化后的工業(yè)油直接影響到設(shè)備的運(yùn)行安全和設(shè)備的使用壽命，因此需要對(duì)污染的變壓器油進(jìn)行凈化。對(duì)于用油量小且方便更換的設(shè)備，如汽車的機(jī)油，機(jī)器的潤滑油，可以直接補(bǔ)充或更換，但是對(duì)于用油量大且更換困難的設(shè)備，如變壓器等，需要進(jìn)行停電濾油，停電濾油影響設(shè)備的正常使用，需要人工的參與，且不利于生產(chǎn)和電力系統(tǒng)正常的運(yùn)行。因此本文提出變壓器帶電濾油，在線濾油不影響生產(chǎn)的需求，且能提高工作效率，實(shí)現(xiàn)變壓器帶電濾油安全作業(yè)。

2 變壓器濾油機(jī)的結(jié)構(gòu)技術(shù)分析

絕緣油流量是過濾系統(tǒng)重要的狀態(tài)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(gè)閥門的開度，從而使流量達(dá)到適合各過濾設(shè)備所需的最佳狀態(tài)，并推算出完成一次濾油所需的時(shí)間，防止油流速過大，而導(dǎo)致濾油效率低或者對(duì)過濾介質(zhì)產(chǎn)生過大壓力而影響設(shè)備的使用壽命。

（2）絕緣油在流動(dòng)過程因?yàn)橛秃徒^緣紙存在摩擦，導(dǎo)致變壓器油帶正電，而紙板表面帶負(fù)電中自身帶有電荷，且?guī)щ姾蓮?qiáng)度和流速的1～2次方呈正比例關(guān)系，因此通過對(duì)流量的控制，防止變壓器內(nèi)油流帶電引起的局部放電現(xiàn)象，一般將流速控制在0.5m/s以下。

2.1 流量控制技術(shù)

在濾油機(jī)的常規(guī)使用中，一般不需要對(duì)流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，而濾油機(jī)流量大小的選擇，廠家已根據(jù)市場需求，設(shè)計(jì)了滿足不同使用場合需要的流量。

常規(guī)濾油機(jī)的流量調(diào)只能通過手動(dòng)關(guān)閉相應(yīng)閥門來實(shí)現(xiàn)，這種調(diào)節(jié)流量的方式，調(diào)節(jié)的范圍小，能耗消耗大。因?yàn)橥ㄟ^調(diào)節(jié)相應(yīng)閥門，并沒有改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，油泵還是按照正常流速工作，調(diào)整球閥后，雖然流量減小，但這種方式使油泵進(jìn)出口大小與油泵流速不成比列關(guān)系，即發(fā)電機(jī)的電磁功率和機(jī)械功率不相等，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，造成油泵異常響動(dòng)，且發(fā)電機(jī)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(diào)大。而電機(jī)在轉(zhuǎn)速（電磁功率）不變的前提下，輸出功率減少，不僅使電機(jī)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(shí)時(shí)流量數(shù)據(jù)，并將結(jié)果傳輸于PLC控制器，PLC控制程序?qū)?shí)時(shí)出油量和所需設(shè)置出油量進(jìn)行比較，通過程序和控制模塊進(jìn)行運(yùn)算，計(jì)算得出所需輸出的頻率，變頻器根據(jù)通訊頻率數(shù)據(jù)值輸出該頻率的驅(qū)動(dòng)電源，驅(qū)動(dòng)交流異步電機(jī)，交流異步電機(jī)按照該頻率驅(qū)動(dòng)油泵，從而控制油泵的輸出流量，達(dá)到油流的流量可在7L/min-80L/min（誤差±0.2L/ min）的目標(biāo)。

2.2 溫度采集技術(shù)

在濾油機(jī)的使用中，一般需要對(duì)油液進(jìn)行加熱，經(jīng)加熱的絕緣油能更好的脫去油液中的水分以及增強(qiáng)油液在通過濾芯的速度，從而提供過濾效率。濾除結(jié)束后，因?yàn)闉V芯為高分子材料，采用物理攔截的方式濾除雜質(zhì)，致密的結(jié)構(gòu)使油液通過濾芯時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的壓力，為了保護(hù)濾芯，延長濾芯使用壽命，同時(shí)提高通過效率，也需要對(duì)油液進(jìn)行加熱。濾油機(jī)帶有高溫保護(hù)裝置，當(dāng)變壓器油超過設(shè)定值時(shí)，變壓器報(bào)警，以防止過負(fù)荷或故障，變壓器油在過濾過程中進(jìn)行了加熱，過濾后的絕緣油溫度可以超過變壓器預(yù)設(shè)的報(bào)警值，為了防止變壓器誤報(bào)警，就需要對(duì)濾油機(jī)出口絕緣油溫度進(jìn)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(duì)加熱趨勢進(jìn)行預(yù)測，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jī)整體性能設(shè)計(jì)

針對(duì)濾油機(jī)在線凈油需要解決的關(guān)鍵技術(shù)，在深入研究的基礎(chǔ)上，提出真空濾油機(jī)功能提升及變壓器在線濾油研發(fā)方案，研究在線濾油外部循環(huán)系統(tǒng)，在線凈油裝置內(nèi)部處理凈化系統(tǒng)，在線濾油自動(dòng)控制保護(hù)系統(tǒng)。

3.1 變壓器在線濾油機(jī)設(shè)計(jì)思想

本文擬設(shè)計(jì)出一種在線濾油裝置，此裝置包括：

外部油流循環(huán)系統(tǒng)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(diào)整進(jìn)油溫度，換熱器用于調(diào)整出油溫度。

內(nèi)部凈化處理系統(tǒng)由排油泵、初濾器、精濾器、真空泵、真空缸、真空表、水泵、儲(chǔ)水器和排氣部分組成，能對(duì)臟污絕緣油實(shí)現(xiàn)高效凈化。

自動(dòng)控制保護(hù)系統(tǒng)由控制器、變頻器、溫度傳感器、流量傳感器等組成，可實(shí)時(shí)監(jiān)測濾油裝置工況、油溫和流量，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化調(diào)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(jié)構(gòu)

外部油流循環(huán)系統(tǒng)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(diào)整進(jìn)油溫度，換熱器用于調(diào)整出油溫度。

內(nèi)部凈化處理系統(tǒng)由排油泵、初濾器、精濾器、真空泵、真空缸、真空表、水泵、儲(chǔ)水器和排氣部分組成，能對(duì)臟污絕緣油實(shí)現(xiàn)高效凈化。

自動(dòng)控制保護(hù)系統(tǒng)由控制器、變頻器、溫度傳感器、流量傳感器等組成，可實(shí)時(shí)監(jiān)測濾油裝置工況、油溫和流量，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化調(diào)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(xiàn)場應(yīng)用分析

4.1 現(xiàn)場應(yīng)用的概況

撫順市李石經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)某公司，因熱力設(shè)備用電的特殊性要求，該用戶不能中斷供電，否則會(huì)損壞鍋爐等設(shè)備。由于經(jīng)常滿負(fù)荷運(yùn)行，導(dǎo)致變壓器絕緣油出現(xiàn)老化現(xiàn)象，從油枕的油標(biāo)觀測，變壓器油變暗發(fā)黑，該廠電工擔(dān)心變壓器存在隱患，所以聯(lián)系電業(yè)試驗(yàn)部門對(duì)油進(jìn)行取樣化驗(yàn)。按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，變壓器油絕緣擊穿電壓應(yīng)該大于45kV，該臺(tái)變壓器油的化驗(yàn)結(jié)果僅為19.5kV，不滿足國家標(biāo)準(zhǔn)。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(duì)該臺(tái)變壓器進(jìn)行15個(gè)小時(shí)不間斷帶電濾油。濾油后化驗(yàn)變壓器油的結(jié)果表明，擊穿電壓已達(dá)到46kV，符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，為變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠保障，消除了潛在的隱患。

4.2 現(xiàn)場絕緣油的數(shù)據(jù)分析

本實(shí)驗(yàn)針對(duì)的是國網(wǎng)撫順供電公司某變電所，66kv 一號(hào)變壓器，在2015年3月12日對(duì)變壓器油采樣和2015年3月27日 采用在線濾油后，得到數(shù)據(jù)如表1：（組分單位：uL/L）

表1

上述數(shù)據(jù)可得經(jīng)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(shí)用價(jià)值且效果顯著。

參考文獻(xiàn)：

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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