变压器绝缘油监测控制技术研究进展

2022-02-28唐楷杨俊波邓贵川王文川林国良

内江科技 2022年11期

唐楷杨俊波邓贵川王文川林国良

①四川轻化工大学化学工程学院 ②四川盛鑫源电器设备制造有限公司③自贡市创新科技咨询服务有限公司

目前，国家正在大力鼓励发展推广节能型、智能化的配电电力变压器。变压器的稳定运行及使用时间长短对国家电网系统的稳定和市场效益起着不可取代的作用。在变压器设备运行事故中，由于绝缘油监测失控导致的事故比比皆是。因此，对变压器绝缘油的运行维护及在线监测工作在电力系统中显得尤为重要[1-4]。

1 目的和意义

变压器在电力系统中起到枢纽作用，其重要性不言而喻。变压器稳定性和电力系统的安全运行息息相关。由于变压器的故障而导致设备损失比比皆是。近年来，国内外工程技术人员对变压器事故原因开展了众多研究，从结论分析来看，大部分事故都是由于变压器局部故障扩大而导致。国内目前对变压器运行工况分析不充分，主要依靠预防性试验。但是因为预防性实验耗时长，现在行业内通行的预防性实验项目对变压器发展性故障反应不敏捷，发展速度如果几天至几周的局部性缺陷很难及时发现。但这种由于局部缺陷扩大，而在一段时间内造成的事故往往占有很大比例。变压器油虽绝缘不导电，但由于长期参与高压电器运行，在光、热、金属、外界电磁场及各种催化杂质的作用下会产生催化反应[5-6]。况且，变压器油中含有的微量水分也会导致设备受潮、绝缘材料老化以及油况质量下降不利影响。另外，变压器绝缘油中溶解的气体，也会对变压器造成的巨大损害。综合来看，如何有效测定变压器油中微量水分，同时对变压器油中溶解气体的定性和定量检测，是变压器绝缘油监测控制的技术关键[7-8]。

2 国内外研究现状

近年来，国内外研究人员在该领域做了大量科学研究，其中接近实用阶段的技术成果如下[9-11]：

“一种电力变压器绝缘油中溶解气体智能在线监测装置”（ZL 201220415468.3）开发了一类智能在线监测装置。该装置的油气分离模块通过管路与电力变压器连接，油气分离模块通过通讯电缆与色谱分离气体检测模块连接，色谱分离气体检测模块通过通讯电缆与现场控制与处理单元连接，现场控制与处理单元通过通讯电缆与GPRS模块连接，主站单元及监测软件通过数据线与数据库连接。采用本装置可在线、连续、快速、自动分析充油高压电力设备中溶解的H2、CH4、CO、CO2、C2H4、C2H2、C2H6气体的含量和增长率，并对设备故障进行自动诊断。

“变压器绝缘油水分含量在线监测装置及方法”（ZL 2018 10828604.3）提供了一种变压器绝缘油水分含量在线监测装置，包括：振荡频率计数器、油样恒温检测腔及晶振等部件构成。根据晶振产生的振荡频率的变化获取变压器绝缘油水分含量。

“一种变压器绝缘油光声光①谱在线监测系统”（ZL 2020 10483026.1）开发了一种变压器绝缘油光声光谱在线监测。该方法提供的变压器绝缘油光声光谱在线监测系统具有便于通过故障诊断系统早期预报设备故障隐患信息，避免设备事故，减少重大损失，提高设备运行的可靠性的优点。但技术尚未得到广泛印证，可靠性和准确性尚待验证。

“一种基于PIC单片机的变压器绝缘油在线监测系统”（ZL 201620558606.1）提供了一种变压器绝缘油在线监测系统，包括气体检测模块、微水检测模块、油温检测模块、A/D采样模块、PIC控制模块。该方法通过传感器检测到的变压器绝缘油中温度、湿度、溶解气体各组成含量等信息，汇总到控制模块，并且通过液晶显示屏和键盘实现与现场检测维护人员的人机信息交互，实时对变压器绝缘油进行在线监测。

“一种变压器油油套管绝缘油在线监测装置”（ZL 202010 454518.8）提供了一种变压器油油套管绝缘油在线监测装置，包括油气分离单元、光声单元、信号处理单元、数据采集控制单元和PLC控制单元。其中，光声单元用于检测分离的气体，输出压力信号，信号处理单元将压力信号转化为电信号，信号处理单元通过信号传输线与数据采集控制单元连接，所述的数据采集控制单元与主控制中心监测平台通过RS485连接；PLC控制器单元分别与油气分离单元、光声单元、数据采集控制单元通过RS232连接。本装置解决了变压器油油套管绝缘油色谱监测时间长、无在线监测问题。

“绝缘油中溶解气体在线监测装置及绝缘油中气体脱出方法”（ZL 201810073972.1）开发了一种绝缘油中溶解气体在线监测装置，该装置包括脱气缸、除油室、直线步进电机以及色谱分析气路模块。该方法无需油循环泵和真空泵，优化了脱气系统的结构，降低了投入成本，提高了脱气效率。

“一种变压器绝缘油在线监测系统及方法”（ZL 20151039 7902.8）提供了一种变压器绝缘油在线监测系统及方法。包括对绝缘油进行PH值检测的PH值监测模块，监测变压器油箱内绝缘油压力的压力检测模块，检测绝缘油油位的油位监测模块和用于对监测模块进行供电的电源模块。实时采集变压器油箱内绝缘油的不同时刻不同位置的PH值，并实时采集变压器油箱内不同时刻不同位置的压力值，得出异常清楚发出警报并通知管理员。能够对变压器绝缘油进行及时漏油监测和氧化监测，并锁定故障点通知管理人员。