變壓器在線監(jiān)測技術(shù)在水電站的應(yīng)用

郭 偉華能瀾滄江水電股份有限公司景洪水電廠，云南西雙版納 666100

變壓器在線監(jiān)測技術(shù)在水電站的應(yīng)用

郭 偉
華能瀾滄江水電股份有限公司景洪水電廠，云南西雙版納 666100

在大型水電廠中，一般都擁有較多的變壓器設(shè)備。而一旦有變壓器設(shè)備出現(xiàn)故障，就會影響水電站的運營管理。使用在線監(jiān)測技術(shù)進行變壓器的管理，則能夠有效預(yù)防變壓器故障的發(fā)生，從而為水電站的運營提供更多的保障?；谶@種認識，本文對變壓器在線監(jiān)測技術(shù)在水電站的應(yīng)用問題展開了探討，從而為關(guān)注這一話題的人們提供參考。

變壓器；在線監(jiān)測技術(shù)；水電站

在水電站的設(shè)備管理工作中，通常需要采取預(yù)防性管理手段進行設(shè)備故障的預(yù)防。而在變壓器管理上，則可以利用在線監(jiān)測技術(shù)實現(xiàn)設(shè)備故障的預(yù)防，從而為水電站的安全生產(chǎn)提供保障。因此，相關(guān)人員有必要對變壓器在線監(jiān)測技術(shù)展開分析，以便更好地利用該技術(shù)促進水力事業(yè)的發(fā)展。

1 變壓器在線監(jiān)測技術(shù)原理

在早期發(fā)生故障時，變電器將會出現(xiàn)特征氣體，而這些氣體原本是油中的氫氣和一氧化碳。經(jīng)過長時間運行后，變壓器內(nèi)的絕緣油和有機絕緣材料會在電和熱的作用下出現(xiàn)分解和老化現(xiàn)象，從而導(dǎo)致油中有氣體出現(xiàn)。而產(chǎn)生的氣體中既有能夠在變壓器油中溶解的二氧化碳和烴類氣體，也有不能溶解的一氧化碳和氫氣。對變壓器進行在線監(jiān)測，就是對變壓器油中的特征氣體進行檢測。通過設(shè)置與變壓器本體相連接的傳感器，就可以利用傳感器內(nèi)部滲透膜進行氣體的有選擇吸入。而通過使這些氣體與傳感器內(nèi)部燃料電池和空氣中氧氣反應(yīng)，則能夠得到與反應(yīng)速率成一定比例的輸出電信號。經(jīng)過整流放大輸出，采集到的電信號將與溫度補償電信號一同在監(jiān)測顯示裝置的屏幕上顯示，從而幫助變壓器管理人員做好變壓器的監(jiān)測與管理。

2 變壓器在線監(jiān)測技術(shù)在水電站的應(yīng)用

2.1變壓器監(jiān)測單元安裝

在水電站的變壓器管理上應(yīng)用在線監(jiān)測技術(shù)，需要在現(xiàn)場進行監(jiān)測單元的安裝。從監(jiān)測系統(tǒng)組成上來看，系統(tǒng)將由現(xiàn)場監(jiān)測單元、監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)和上位機系統(tǒng)構(gòu)成。在地下廠房變壓器室內(nèi)，需要在變壓器旁邊的金屬架上進行現(xiàn)場監(jiān)測單元的安裝。在變壓器左側(cè)中部和底部，則設(shè)有備用閥門，利用變壓器左側(cè)中部備用閥門，可以進行變壓器油的獲取。在變壓器底部備用閥門處，可以設(shè)置回油線路，從而形成一個在線監(jiān)測單元的油路系統(tǒng)［1］。在連接變壓器和現(xiàn)場檢測單元油路時，則要使用不銹鋼輸油管，以免變壓器油路受到污染。為確保能夠獲得新鮮油樣，需要從變壓器中部或運行中冷卻后的油路位置取樣。同時，還以使取樣閥與回油閥保持30cm以上的距離，以免油樣受到回油影響，繼而使變壓器的狀態(tài)得到充分反映。

為減少外界因素對油樣含氣量影響，需要使用不銹鋼材料進行閥門和接口安裝。在實際安裝的過程中，需要做好接口管件和閥門的檢測，以確保用于連接在線監(jiān)測系統(tǒng)的接口為不銹鋼材料，并且已經(jīng)清理干凈。同時，還要為油路系統(tǒng)提供專用回油口連接組件，并且進行專用排氣口的設(shè)置，以便將安裝過程中進入的空氣排出管路。此外，為給監(jiān)測單元的安裝和調(diào)試提供便利，還要在回油和取油的管道前端不銹鋼管道上安裝不銹鋼球閥。在緊急狀態(tài)下，則可以利用球閥將油路關(guān)閉，從而避免變壓器的運行受到影響［2］。在回油閥的位置，可以利用三通管抽真空。直至達到一定抽真空程度，則可以開啟取油閥門。在抽真空狀態(tài)下，需要一直到變壓器油從三通管出口溢出才能停止抽油，以免管道中存在氣體。完成取油操作后，可以將三通管排油出口堵住，然后將回油閥門開啟。經(jīng)過試運行后，若油路系統(tǒng)無異常狀況，則可以將監(jiān)測單元投入運行。

2.2變壓器在線監(jiān)測的集成優(yōu)化

在水電站應(yīng)用變壓器在線監(jiān)測技術(shù)時，由于水電站擁有的變壓器設(shè)備較多，所以還要實現(xiàn)在線監(jiān)測系統(tǒng)的集成優(yōu)化，以便為水電站管理變壓器提供便利。具體來講，就是為每臺變壓器配備一套在線監(jiān)測設(shè)備，然后利用一套綜合在線監(jiān)測系統(tǒng)進行這些在線監(jiān)測單元的管理。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上來看，系統(tǒng)將采用分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可以將水電站內(nèi)所有變壓器設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測單元集成起來，然后利用實時多通道進行設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集［3］。根據(jù)各臺變壓器的狀態(tài)，系統(tǒng)可以完成所有變壓器的狀態(tài)分析和診斷，然后將分析得到的數(shù)據(jù)與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)對比，從而對變壓器故障類型及狀態(tài)進行判斷。

2.3變壓器在線監(jiān)測系統(tǒng)的運行分析

利用在線監(jiān)測系統(tǒng)對水電站的變壓器設(shè)備進行監(jiān)測時，系統(tǒng)油色譜監(jiān)測單元將利用氣相色譜測定法對變壓器絕緣油中的溶解氣體組分含量進行測定。在此之前，系統(tǒng)主機將完成開機自檢。在系統(tǒng)整機穩(wěn)定后，監(jiān)測設(shè)備采集的絕緣油將進入到脫氣裝置，而油中的各組分將得到多次反復(fù)萃取。完成油中氣體的收集后，氣體將被輸送至捕集器中濃縮，然后被吹掃至色譜柱中。經(jīng)過色譜柱分離，氣體將一次進入固態(tài)微橋式檢測器，從而將樣品濃度信息轉(zhuǎn)換成電信號。完成電信號采集后，在線監(jiān)測單元會通過監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)將信號發(fā)送至系統(tǒng)。系統(tǒng)完成所有監(jiān)測數(shù)據(jù)收集后，則可以利用立體圖示法、三比值法和產(chǎn)氣速率計算等方法完成數(shù)據(jù)的分析，并且給出相應(yīng)的診斷結(jié)果。因此，使用在線監(jiān)測技術(shù)進行變壓器監(jiān)測，不僅能夠完成對變壓器狀態(tài)的實時在線監(jiān)測，還能夠為變壓器維護和管理提供指導(dǎo)和依據(jù)。此外，使用該技術(shù)也能使經(jīng)過取樣檢測的變壓器油經(jīng)油路重新回到變壓器內(nèi)部，所以能夠減少變壓器的油耗，并且也能夠使變壓器油色譜分析的周期得到縮短，繼而使變壓器得到更好的管理［4］。

2.4在線監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用效果

某水電廠擁有多臺變壓器，為加強變壓器管理，該水電廠為所有變壓器配備了在線監(jiān)測裝置，并且同時建立了相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)管理集成系統(tǒng)，從而對監(jiān)測裝置采集的數(shù)據(jù)進行處理和分析。利用該系統(tǒng)，可以利用軟件對每臺變壓器油中的氣體含量進行監(jiān)測，并且完成24h、30d和15min變壓器氣體含量的增長曲線圖的記錄。利用本地連接、局域網(wǎng)和遠程撥號，系統(tǒng)都可以實現(xiàn)與現(xiàn)場監(jiān)測單元的通訊，并且完成現(xiàn)場監(jiān)測單元報警設(shè)置。在實際進行系統(tǒng)管理時，技術(shù)人員將監(jiān)測單元的采集周期設(shè)定為8h一次，可以完成一氧化碳、氫氣、甲烷等氣體濃度和水的含量的檢測。經(jīng)過一年的使用，監(jiān)測系統(tǒng)的運行一直較為穩(wěn)定，監(jiān)測數(shù)據(jù)也未發(fā)生大的異常。為驗證系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，技術(shù)人員使用手動實驗的方法對一臺變壓器油中溶解氣體進行了檢測分析。而在線監(jiān)測得到的氫氣、一氧化碳和甲烷的濃度分別為8.2uL/L、515.3uL/L和56.2uL/L，手動檢測得到的氫氣、一氧化碳和甲烷的濃度分別為6.9uL/L、432.1uL/L和50.8uL/L。因此通過比較可以發(fā)現(xiàn)，在線監(jiān)測的特征氣體濃度與手動檢測得到的結(jié)果差別不大，所以可以認為在線監(jiān)測系統(tǒng)運行狀態(tài)良好。

3 結(jié)論

總之，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，水電站的運營管理也將向著“無人值守”的方向發(fā)展，從而實現(xiàn)水電站的高效率運營。而利用在線監(jiān)測技術(shù)進行水電站變壓器的管理，則能夠及時發(fā)現(xiàn)變壓器故障，所以能夠為變壓器的檢修和維護提供便利，從而為水電站的管理提供更多的支持。

［1］趙國亞.變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)在亭子口水電站的應(yīng)用［J］.四川水利，2015（6）：45-47.

［2］吳榮基.淺談變壓器在線監(jiān)測裝置的技術(shù)原理和實際應(yīng)用［J］.機電信息，2011（18）：126-127.

［3］饒海偉，林巧紅.淺談變壓器在線監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用［J］.企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2011（21）：62-63.

［4］王毅剛.淺談變壓器在線狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)在智能變電站的應(yīng)用［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（34）：194.

TM6

A

1674-6708（2016）170-0176-02

郭偉，華能瀾滄江水電股份有限公司景洪水電廠。