關(guān)于國內(nèi)外變壓器油狀態(tài)處理的綜述

1、關(guān)于國內(nèi)外變壓器油狀態(tài)處理的綜述摘要 由于科技進(jìn)步,特別是傳感器技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的進(jìn)步,變壓器油的處理技術(shù)也隨著電力技術(shù)的發(fā)展有了長足的進(jìn)步,從TBM（Time Base Monitoring）以時間為基準(zhǔn)的監(jiān)測和處理(off-line離線),發(fā)展為CBM（Condition Base Monitoring）以狀態(tài)為基準(zhǔn)的監(jiān)測和處理(on-line在線)。但是對變壓器的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)發(fā)展迅速，而對變壓器油的狀態(tài)處理技術(shù)不夠多。本文了比較國內(nèi)外對變壓器油的狀態(tài)處理技術(shù)。推薦一種全新的“液體活塞”式的變壓器油處理技術(shù)。關(guān)鍵詞 變壓器油 狀態(tài)處理 綜述1， 引言目前，我國電力系統(tǒng)的設(shè)備都是按

2、預(yù)防性試驗規(guī)程定期進(jìn)行例行檢查和試驗，所以設(shè)備的缺陷不能即時發(fā)現(xiàn)，既浪費人力和財力又不能完全達(dá)到預(yù)期的效果。近年來，由于計算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)、通信技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展，世界上已經(jīng)開始把以時間為基礎(chǔ)的監(jiān)測（離線監(jiān)測、預(yù)防性試驗）發(fā)展為實時的狀態(tài)監(jiān)測（在線監(jiān)測），盡早的發(fā)現(xiàn)設(shè)備的缺陷，避免事故的發(fā)生，所以狀態(tài)監(jiān)測和處理技術(shù)已經(jīng)是電力技術(shù)發(fā)展的方向。變壓器在電力系統(tǒng)中是投資大又很重要的設(shè)備，變壓器油是變壓器的重要組成部分，它們的安全運(yùn)行關(guān)系到整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。我國目前還沒有全面開展變壓器油狀態(tài)監(jiān)測和處理這方面的工作，但是，狀態(tài)監(jiān)測和處理技術(shù)既能即時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的缺陷，又能實時處

3、理，是電力系統(tǒng)降低成本、提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的有效措施之一。對變壓器油的處理技術(shù)不管是離線或是在線處理方法大致分為如下幾個方面：A， 過濾和吸附方法B， 加熱和真空方法C， 液體活塞后者“液體活塞”式的對變壓器油的狀態(tài)處理技術(shù)在世界范圍內(nèi)是不多見的，只有ALTMANN公司（歐盟，捷克民主共和國）獨家采用這種先進(jìn)技術(shù)。它在處理過程中采用適當(dāng)?shù)恼婵?、適當(dāng)?shù)臏囟?，僅把變壓器油有害的物質(zhì)排放出去，把變壓器油中原有的成分保留下來。所以，這種在線處理方法對變壓器油的性能沒有任何影響。這種先進(jìn)技術(shù)在上世紀(jì)末已經(jīng)在歐洲開始使用，現(xiàn)在該技術(shù)已經(jīng)在全世界得到廣泛應(yīng)用，產(chǎn)品已達(dá)200臺，最長的

4、已經(jīng)運(yùn)行了15年，安裝在世界各地，遍布各大洲，在有關(guān)變壓器的行業(yè)中也有運(yùn)行，例如在核電站的變壓器上運(yùn)行?？梢哉f這項技術(shù)經(jīng)過長期實踐，已經(jīng)是一項比較穩(wěn)定和先進(jìn)的技術(shù)。然而我國今年才開始引進(jìn)。在湖南省220KV天頂變電站中安全地運(yùn)行了幾個月。我們對變壓器油狀態(tài)處理技術(shù)的綜述中不得不提到它。 2 過濾和吸附方法 對變壓器油的處理技術(shù)都要采用過濾和吸附方法。吸附方法是連續(xù)、強(qiáng)迫地把受潮的變壓器油通過濾器的濾芯，吸附受潮的變壓器油中的水分，然后再把干燥的變壓器油打回油箱中。 這種方法具有價格低,容易安裝;變壓器油的品質(zhì)能部分恢復(fù);變壓器中所有纖維可以有效地干燥而不留下任何應(yīng)力等優(yōu)點。但是，這種方法具有處

5、理過程慢；沒有脫氣功能；運(yùn)行成本高等缺點。因為吸附方法所采用芯棒的吸附能力相對較?。ù蠹s1.5加侖）而芯棒相對較貴又不得不經(jīng)常更換。干燥處理過程還不能有效地控制和監(jiān)測。由于不能有效地控制和監(jiān)測干燥處理過程，就可能發(fā)生對變壓器中纖維的過度干燥，必將導(dǎo)致變壓器繞組中夾件的夾緊力的減小，當(dāng)變壓器在受到?jīng)_擊時，變壓器繞組就會發(fā)生變形，這種現(xiàn)象是不希望發(fā)生的。另外，在處理過程中部分添加劑和天然的附加成分也被吸附掉,這對變壓器油是不利和危險的 變壓器油容易老化,應(yīng)盡快予以補(bǔ)救。由于不能實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制，用戶得不到干燥處理過程的任何信息反饋。所以這種方法采用不多。 3 加熱和真空方法高真空設(shè)備液壓功率每小

6、時超過3000升 油加熱到80度,真空保持在0.1千帕以下,加速整個過程,盡可能縮短進(jìn)程. 優(yōu)點：過程短，油中脫氣較好，變壓器油不必排放.缺點:干燥效率低由于95%的水儲存在纖維材料里水的擴(kuò)散很慢, 纖維材料里水基本上和以前一樣.油噴霧法:變壓器的纖維材料在高真空下由熱油的噴嘴(內(nèi)部安裝噴嘴)加熱.優(yōu)點: 紙和其它纖維材料能有效干燥缺點: 變壓器必須補(bǔ)油高成本(必需要特高真空罐).安裝噴嘴變壓器必需部分拆卸(必需用吊車),由于高溫、.高真空和熱油的噴嘴產(chǎn)生的動態(tài)應(yīng)力造成老化絕緣不可逆轉(zhuǎn)的損害的概率高. 纖維材料過度干燥很危險,它尚失夾緊力. 成本高。低頻加熱法在高壓和低壓繞組上紙加熱加速纖維材

7、料里的水的慢擴(kuò)散. 低頻加熱 過程是在相對高真空下進(jìn)行的.優(yōu)點: 在高壓和低壓繞組上紙能有效干燥 缺點: 變壓器必須補(bǔ)油通常需要特殊的罐,僅圍繞繞組上紙能有效干燥, 變壓器其它纖維材料如:紙板等不能有效干燥(這些材料通常占有變壓器纖維材料40%以上), 高溫、.高真空造成老化絕緣不可逆轉(zhuǎn)的損害的概率高. 纖維材料過度干燥很危險,它尚失夾緊力. 高成本.小真空裝置：油持久的在高真空或高溫下，濕變壓器油的濕氣或氣體被脫去，油又打回變壓器里。優(yōu)點：低價格，容易安裝和低運(yùn)行費用，變壓器的絕緣材料在沒有任何附加應(yīng)力的情況下有效的干燥，變壓器油不必排放缺點：過程慢，由于長期使用高真空，連續(xù)的、不希望的和不

8、允許的排出了油的輕分餾物。由于高真空和高溫，雖然慢但還是產(chǎn)生不可避免的對油的損害，干燥的效率不能有效的監(jiān)測和控制，在絕緣里面的過度干燥的可能性還不能夠被排除標(biāo)準(zhǔn)的在線維護(hù)程序是用小的真空或小的吸收裝置，持久的、長期的與變壓器油液壓連接，進(jìn)行干燥、脫氣、過濾處理。 4 Altmann濕變壓器維護(hù)的方法精確診斷在任何干燥過程開始之前進(jìn)行新的和更精確的診斷，所有的維護(hù)步驟和精確的時間表可以得到：1） 用SIMMS進(jìn)行在線測量變壓器油的相對濕度和變壓器的溫度包括評估變壓器平衡條件2） 用(TRACONAL)評估可能的測量誤差3） 用(TRACONAL)初步的預(yù)計最大除水量避免過度干燥4） 用(TRAC

9、ONAL)在用要求的運(yùn)行溫度下,注意要求的Ud值預(yù)計最小的除水量5） 用(TRACONAL)在希望的最大變壓器運(yùn)行溫度下,注意最大的除水量來預(yù)計最小的除水量6） 用(TRACONAL)評估油中雜質(zhì)的影響濕變壓器的維護(hù)的有效部分這意味著用VS-06變壓器油在線處理裝置進(jìn)行干燥、脫氣、過濾q VS-06變壓器油在線處理裝置-從一個濕變壓器里連續(xù)干燥。 濕氣、氣體和固體雜質(zhì)在合適的真空下被除去,油又被打回變壓器里優(yōu)點: 容易安裝， 變壓器所有的絕緣材料在沒有任何附加的情況下有效的干燥，油不需要排放，沒有油之間的輕微摩擦，在高真空和高溫下(僅采用適當(dāng)?shù)恼婵蘸蜏囟?,對變壓器油沒有任何損害，制造商和用戶

10、能夠可靠的(日常)遠(yuǎn)方監(jiān)測和控制干燥過程的效率，干燥器的參數(shù)設(shè)定排除了纖維絕緣材料的過度干燥， 連續(xù)測量除去的水量，除去的水收集在外部水罐里， 用除去的水量容易控制和修改測量的精度 ，由于參數(shù)反饋到用戶容易最佳化干燥過程。缺點: 慢的干燥過程 較高的產(chǎn)品價格在有效的維護(hù)以后必須長期保持變壓器所達(dá)到的參數(shù),用TRAFOSEAL專利密封技術(shù)來進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)性維護(hù)新的專利密封技術(shù)是用變壓器油單獨作為很有效的密封原件,冷的-飽和氣體儲油柜里的污染油被在TRAFOSEAL里由于兩油之前的溫差自然形成的熱分層膜與主油罐里的熱油分離。油熱分層形成一個很薄的水平的不可破壞的自然薄膜,它分開了TRAFOSEAL

11、上半部的熱油和底部的冷油. 這自然膜是相當(dāng)有效的停止了儲油柜里的油冷的油氣體和被污染的水和主油箱的熱油混合.優(yōu)點:低價格，很容易改變?nèi)魏巫杂珊粑降淖儔浩鞒蔀槊芊馐降淖儔浩?，主油箱和儲油柜沒有必要進(jìn)行任何基本的修改，限制了氧氣和水的侵入，基本減少了纖維(油)的氧化和相對老化程度，有效的延長了變壓器的壽命，沒有必要再進(jìn)行維護(hù)。 6 變壓器在線濾油裝置的要求a.工藝要求：適當(dāng)?shù)臏囟群驼婵兆儔浩饔驮诰€處理裝置采取的工藝都是對油進(jìn)行真空加熱處理使其達(dá)到我們所希望的目的，但是真空太高在脫氣的同時也把油中有益的自然附加成份和人工放入的添加劑一起排出去，造成對油的傷害；若真空度太低又不能把油中有害氣體排出；

12、另外，若加熱的溫度過高會對油的特性產(chǎn)生永久性的破壞，若溫度太低又不能把油中的水分排出。所以，我們應(yīng)該在油處理工藝中采取適當(dāng)?shù)臏囟群驼婵铡Ａ硗?，變壓器油中的水?8%都存在纖維里，隨著溫度的變化水分會在油和水之間移動。所以油處理的工藝過程就是在真空、溫度和水分之間找到一個平衡點來滿足工藝要求。b.質(zhì)量要求：處理的結(jié)果應(yīng)達(dá)到新油的標(biāo)準(zhǔn). 變壓器油在線處理就是脫氣、脫水和過濾，油中的氣和雜質(zhì)應(yīng)當(dāng)是盡量地排出去，它們的含量越少對變壓器越有利，但是對油中的水不能認(rèn)為越低越好，因為變壓器的繞組不能過度干燥，因為繞組過度干燥的話，繞組中的絕緣會收縮變脆，變壓器繞組上的夾件會失去夾緊力，這樣繞組在外應(yīng)力的作用

13、下會產(chǎn)生變形，這是我們不希望看到的結(jié)果。所以，油中的水量應(yīng)保證不低于5ppm。c.安全要求：保證變壓器的穩(wěn)定和安全運(yùn)行在變壓器油處理過程中，油處理裝置絕對不能在本身的處理過程中產(chǎn)生有害的氣體如乙烷、乙炔等。這樣是對變壓器很不利的，會對變壓器的安全運(yùn)行帶來不利的后果。另外，油處理裝置的運(yùn)行過程中不能引起變壓器的所有保護(hù)發(fā)出信號，甚至引起跳閘，發(fā)生安全事故，這是絕對不能允許的。再者，油處理裝置運(yùn)行中要保證油的流動不會在變壓器內(nèi)產(chǎn)生油流帶電的結(jié)果。d.穩(wěn)定性的要求：保持油的特性的穩(wěn)定性變壓器油經(jīng)過在線裝置的處理后應(yīng)該達(dá)到相對長期的穩(wěn)定性。雖然，高真空和高溫度的處理裝置能夠在短期內(nèi)達(dá)到很好的效果，但是

14、對變壓器油的特性造成了不可逆轉(zhuǎn)的傷害，所以很快油質(zhì)又會變壞。為了保持油的特性的長期穩(wěn)定性，油處理裝置要做很多工作，來達(dá)到這個要求。ALTMAN公司生產(chǎn)的VS-06變壓器油在線處理裝置基本上能滿足上述各種要求。該裝置處理完后的變壓器油的成分仍然與處理前保持相同,它能實現(xiàn)長期有效的穩(wěn)定.同時,該公司為了保持油特性的長期穩(wěn)定性，還發(fā)明了一種專利技術(shù)變壓器密封技術(shù)，這種技術(shù)可以讓在線處理的結(jié)果相對長期地保持穩(wěn)定。 7 國內(nèi)外變壓器油狀態(tài)監(jiān)測和處理技術(shù)的概況和發(fā)展方向?qū)ψ儔浩饔偷臓顟B(tài)監(jiān)測技術(shù)在國外開始于上世紀(jì)80年代，國內(nèi)稍晚開展這類工作,當(dāng)年電力部科技司力排眾議,召開過全國第一次在線監(jiān)測會議。在全國電

15、力系統(tǒng)積極開展在線監(jiān)測。在電力設(shè)備上首先開展在線監(jiān)測是避雷器的泄漏電流,它相對來說比較簡單,容易實現(xiàn).在變壓器上最先開展在線監(jiān)測項目是局部放電的超聲波定位，對變壓器油最先開展在線監(jiān)測項目是氣相色譜在線監(jiān)測裝置，由于當(dāng)時科學(xué)技術(shù)水平的限制,對電磁環(huán)境的強(qiáng)干擾,在軟件和硬件方面還沒有很好的處理方法。近年來，由于計算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)、通信技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展，世界上已經(jīng)開始把以時間為基礎(chǔ)的監(jiān)測（離線監(jiān)測、預(yù)防性試驗），即我國采用多年的計劃檢修和試驗發(fā)展為實時的狀態(tài)監(jiān)測（在線監(jiān)測），由于在線監(jiān)測具有實時性和連續(xù)性等特點，能及時發(fā)現(xiàn)被監(jiān)測設(shè)備存在的故障，盡早的發(fā)現(xiàn)設(shè)備的缺陷，避免事故的發(fā)生，所以狀

16、態(tài)監(jiān)測和處理技術(shù)已經(jīng)是電力技術(shù)發(fā)展的方向。狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)已在變壓器氣相色譜分析和局部放電中得到應(yīng)用，以變壓器氣相色譜在線監(jiān)測裝置為例，開始僅能分析氫氣的含量，現(xiàn)在可以監(jiān)測變壓器油中永久性氣體和烴類氣體等11種組分的含量變化，并以油中氣體總量、可燃?xì)怏w總量和油各氣體濃度顯示分析結(jié)果。據(jù)統(tǒng)計資料，氣相色譜在線分析已經(jīng)避免了大約50%的事故的發(fā)生。但是，狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)目前還不能覆蓋變壓器的全部測量技術(shù)，其他技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測和處理技術(shù)正在國內(nèi)外蓬勃發(fā)展，在線監(jiān)測在變壓器上大多數(shù)產(chǎn)品只能監(jiān)測67種氣體成分外，現(xiàn)在還有監(jiān)測油中微水、油溫等指標(biāo)。隨著科學(xué)技術(shù)水平的進(jìn)步，不斷出現(xiàn)新原理、新材料和新產(chǎn)品，進(jìn)一步提高產(chǎn)品

17、的可靠性、準(zhǔn)確率、靈敏度和穩(wěn)定性等。德國研究者提出狀態(tài)監(jiān)測的關(guān)鍵是要更多更有效的數(shù)據(jù)來評估變壓器缺陷的危險性及估計變壓器的剩余壽命，這靠將來使用更多的狀態(tài)監(jiān)測裝置增加統(tǒng)計數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫，所以要積極推廣在線監(jiān)測技術(shù)。俄羅斯2006年引進(jìn)R-1500型狀態(tài)監(jiān)測裝置對變壓器所有的部件進(jìn)行監(jiān)測，兩年來運(yùn)行證明功能合適并與變電站網(wǎng)絡(luò)兼容，能夠給出變壓器精確的、實時的信息。日本在實際應(yīng)用變壓器油中溶解氣體分析的基礎(chǔ)上，電力技術(shù)協(xié)會建議對油浸電力變壓器制定評估標(biāo)準(zhǔn)和診斷程序，為了確定變壓器的事故狀態(tài)，新的檢測技術(shù)如頻率響應(yīng)分析、極化和去極化測量技術(shù)都在被開發(fā)和引入，特別是頻率響應(yīng)被指定為測量繞組扭曲和移動等

18、問題的高靈敏度技術(shù)，用來監(jiān)測變壓器承受大短路電流的狀況和現(xiàn)場有大地震時變壓器的情況，另外，和頻率響應(yīng)技術(shù)一起應(yīng)用的如電容測量、局部放電的測量等，能提高可靠性和精確度。韓國電力科學(xué)研究院做了大規(guī)模復(fù)雜的基礎(chǔ)研究。2006年在韓國還召開了世界的狀態(tài)監(jiān)測和診斷會議，會上各成員積極的交換彼此正在開發(fā)的技術(shù)和處理經(jīng)驗，這種相關(guān)技術(shù)的討論與交流對各國相關(guān)技術(shù)的發(fā)展是相當(dāng)益處的。今年在北京我國華北電力大學(xué)也組織召開了第二次會議。狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展方向是進(jìn)入數(shù)字化的一次設(shè)備，再進(jìn)一步與數(shù)字化的二次設(shè)備共同完成信息處理，同一通道，最后形成數(shù)字一體化的設(shè)備。成為管理和維護(hù)變壓器的狀態(tài)監(jiān)測和處理系統(tǒng)。當(dāng)然，變壓器的

19、狀態(tài)監(jiān)測和處理裝置已經(jīng)有了長足進(jìn)展，但是它還有很長的路要走。變壓器油在線處理裝置也屬于狀態(tài)監(jiān)測和處理的范圍，它應(yīng)該與世界上對狀態(tài)監(jiān)測和處理的要求同步。我國和俄羅斯，德國，印度，日本，韓國等都提出必須解決以下問題：A.儀器的質(zhì)量需要改進(jìn)：精確度，可靠性，穩(wěn)定度，持久性，兼容性等；B.專家系統(tǒng)需要長期收集、分析、判斷、應(yīng)用、改進(jìn)的過程，能夠給出精確的，實時的變壓器的信息，目標(biāo)是更精確的解釋測到的結(jié)果；C.從發(fā)展的觀點來看，應(yīng)該調(diào)查基本的物理現(xiàn)象，一個現(xiàn)象可能有多種原因，必須認(rèn)真分析綜合判斷，制定規(guī)程，推廣應(yīng)用，過去的老規(guī)程，老經(jīng)驗難以打破，沒有規(guī)程難以推廣，日本和中國已經(jīng)開始制定了在線監(jiān)測的有關(guān)標(biāo)

20、準(zhǔn)。8 結(jié)論 變壓器油狀態(tài)處理在國內(nèi)外已開展多年,技術(shù)上已基本成熟,我們推薦的捷克VS-06變壓器在線處理裝置，它已生產(chǎn)100多臺,安裝在世界各地,最長的運(yùn)行時間達(dá)標(biāo)15年。我們國家由于種種原因起步較難,近幾年來，由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國外這方面的先進(jìn)設(shè)備也先后被引進(jìn)，促進(jìn)了狀態(tài)處理技術(shù)在我國的發(fā)展。但是，要推進(jìn)這項技術(shù)會遇到傳統(tǒng)觀念的挑戰(zhàn)，狀態(tài)處理技術(shù)本身在電力系統(tǒng)中具有特別重要的意義，最終會受到好評和推廣。參考文獻(xiàn)：All in Proceedings of 2008 International Conference on Condition Monitoring and Diagnosis 1. Recent Progress and Future Perspective on Condition Monitoring and Diagnostic Techniques for Pow