油浸式電流互感器油位監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

文/夏永平 王明

1 引言

油浸式電流互感器是電力系統(tǒng)的主要設(shè)備之一，在電力系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。油浸式電流互感器作為變壓器重要附件之一，其可靠性直接影響變壓器的安全運行。2017年新疆電網(wǎng)發(fā)生了三起750千伏高壓套管故障異常事件，由于發(fā)現(xiàn)及時，未造成重大電網(wǎng)事故，否則后果不堪設(shè)想。因此，開展油浸式電流互感器狀態(tài)在線監(jiān)測迫在眉睫。由于油浸式電流互感器結(jié)構(gòu)的特殊性，目前針對油浸式電流互感器的有效帶電檢測或在線監(jiān)測手段幾乎沒有，如能采取一種簡單有效的在線監(jiān)測方式在油浸式電流互感器故障前及時發(fā)現(xiàn)缺陷，并采取有效措施，將能避免重大事故的發(fā)生。當油浸式電流互感器內(nèi)部壓力超出一定限值時發(fā)出報警信號，及時采取有效措施處理措施，將能避免油浸式電流互感器故障發(fā)生，油浸式電流互感器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

電流互感器是依據(jù)電磁感應(yīng)原理將一次側(cè)大電流轉(zhuǎn)換成二次側(cè)小電流來測量的儀器。電流互感器是由閉合的鐵心和繞組組成。它的一次側(cè)繞組匝數(shù)很少，串在需要測量的電流的線路中。油浸式電流互感器與其他絕緣形式的互感器相比較，傳導均與、易修復、可恢復性強、結(jié)構(gòu)簡單，一般被用于戶外使用。但是，油浸式電流互感器在戶外使用時安裝在高處，人們用肉眼很難觀測到油位的情況，而且油浸式電流互感器使用時間久后，灰塵增多，難以通過油浸式電流互感器上的油位觀察窗看清里面油的多少，再加上長時間使用的滲油、漏油問題，如果不能及時補絕緣油將可能帶來電力事故。

2 油浸式電流互感器結(jié)構(gòu)

本項目設(shè)計的油浸電流互感器結(jié)構(gòu)主要采用絕緣紙包扎，以變壓器油浸漬作為產(chǎn)品絕緣，以金屬外殼作為容器，以瓷套作為產(chǎn)品的外絕緣。油浸結(jié)構(gòu)具有良好的絕緣性能可用于戶外，因而廣泛應(yīng)用于高壓電力系統(tǒng)中。該油浸絕緣電流互感器為正立式結(jié)構(gòu)，二次繞組位于產(chǎn)品油箱內(nèi)下部。

因產(chǎn)品的重心低具有良好的抗震性能。超導磁材料的應(yīng)用，使電流互感器具有良好的精度（0.2S），能達到較好的短路特性（動熱穩(wěn)定特性）。特別對于大電流產(chǎn)品，除了能節(jié)約有色金屬外，還有利于簡化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，降低制造成本。油浸絕緣結(jié)構(gòu)主要適用于60～500KV級的電流、電壓互感器，但由于普通干式絕緣產(chǎn)品不能用于戶外，而采用戶外環(huán)氧樹脂的干式互感器的價格昂貴，因而10～35KV級的油浸互感器仍在廣泛使用，如圖1為本項油浸式電流互感器油位監(jiān)測系統(tǒng)安裝結(jié)構(gòu)圖。

3 油位監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計原理

本項目設(shè)計的油浸式電流互感器油位監(jiān)測系統(tǒng)具體包括高油位紅外發(fā)射器、高油位紅外接收器、低油位紅外發(fā)射器、低油位紅外接收器、高油位指示燈、低油位指示燈、控制器以及電源，如圖2所示。其中高油位紅外發(fā)射器和高油位紅外接收器相對設(shè)置在油浸式電流互感器兩側(cè)的最高油位處；低油位紅外發(fā)射器、低油位紅外接收器相對設(shè)置在油浸式電流互感器兩側(cè)的最低油位處；控制器連接高油位指示燈、低油位指示燈。

高油位指示燈采用綠色指示燈，低油位指示燈采用紅色指示燈。為了便于工作人員一眼就能確定是最高油位還是最低油位，所以在設(shè)計過程中將高油位指示燈設(shè)置在低油位指示燈上方，同時，油浸式電流互感器油位監(jiān)測系統(tǒng)還包括聲鳴報警器；聲鳴報警器連接控制器，在油浸式電流互感器處于最低油位時，低油位指示燈亮紅色，聲鳴報警器發(fā)出聲音報警。另外，也可在油浸式電流互感器油位監(jiān)測系統(tǒng)增加無線模塊，在最高油位和最低油位時將信息無線發(fā)送給手機等智能終端，實現(xiàn)對油位更可靠的監(jiān)測。

利用油浸式電流互感器中的波紋管膨脹器隨著油浸式電流互感器油量的增大而伸長，隨著油浸式電流互感器油量的減少而縮短的原理，根據(jù)實際實驗，確定波紋管膨脹器隨著油量增大而伸長最長時所處的位置，該位置即設(shè)置為油浸式電流互感器的最高油位，當波紋管膨脹器上端到達油浸式電流互感器的最高油位處時，高油位紅外發(fā)射器發(fā)射的紅外線被遮擋，高油位紅外接收器無法收到紅外線，控制器控制高油位指示燈點亮，從而實現(xiàn)最高油位的提醒；同樣的，當波紋管膨脹器縮短，但其上端未到達油浸式電流互感器的最低油位處時，低油位紅外接收器均不能接收到低油位紅外發(fā)射器發(fā)射的紅外線，此時，控制器控制低油位指示燈處于熄滅狀態(tài)。

4 監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)點

該監(jiān)測系統(tǒng)可以通過高油位紅外發(fā)射器、高油位紅外接收器、低油位紅外發(fā)射器、低油位紅外接收器感知油浸式電流互感器的最高油位和最低油位，并在最高油位時高油位指示燈亮，以提醒工作人員油浸式電流互感器不缺油，在最低油位時低油位指示燈亮，并可通過聲鳴報警器發(fā)出聲音報警，以提醒工作人員油浸式電流互感器缺油，需要及時補充絕緣油，避免電力安全事故的發(fā)生。設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，適宜推廣應(yīng)用。

5 結(jié)論

圖1：油浸式電流互感器油位監(jiān)測系統(tǒng)安裝結(jié)構(gòu)圖

圖2：油浸式電流互感器油位監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

本項設(shè)計的油浸式電流互感器油位監(jiān)測系統(tǒng)包括高油位紅外發(fā)射器與接收器、低油位紅外發(fā)射器與接收器、高油位指示燈、低油位指示燈、控制器以及電源。其中高油位紅外發(fā)射器和高油位紅外接收器相對設(shè)置在油浸式電流互感器兩側(cè)的最高油位處；低油位紅外發(fā)射器、低油位紅外接收器相對設(shè)置在油浸式電流互感器兩側(cè)的最低油位處；控制器連接高油位指示燈、低油位指示燈。通過高低油位紅外發(fā)射器和接收器感知油浸式電流互感器的最高油位和最低油位變化，缺油時通過聲鳴報警器以提醒工作人員補充絕緣油，避免電力安全事故的發(fā)生。它具有結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，實現(xiàn)了油浸式電流互感器油位實時監(jiān)測，避免由于缺油而導致安全事故發(fā)生。