王 炯,單 鋒
(華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責任公司,浙江 天臺 317200)
變壓器油是電器絕緣油中最主要的產(chǎn)品,其主要作用是:保持變壓器內(nèi)部的絕緣,不至于發(fā)生短路和電??;帶走變壓器運行中產(chǎn)生的熱量,使其運行溫度不至于過高。
在正常情況下充油電氣設(shè)備內(nèi)的絕緣油及有機材料在熱和電的作用下,會逐漸老化分解,產(chǎn)生少量的各種低分子烴類及一氧化碳、二氧化碳等氣體,這些氣體大部分溶解在油中。當設(shè)備內(nèi)部存在潛伏性過熱或放電故障時,就會加快這些氣體的產(chǎn)生速度,隨著故障發(fā)展,分解出的氣體形成氣泡,不斷溶解在油中。在變壓器里,當產(chǎn)生速率大于溶解速率時,會有一部分氣體進入瓦斯繼電器內(nèi)。
實踐證明,故障氣體的組成和含量與故障的類型和故障的嚴重程度有密切關(guān)系。因此,分析溶解于油中的氣體,能盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部存在的潛伏性故障并可隨時掌握故障發(fā)展的情況。當變壓器的氣體繼電器內(nèi)出現(xiàn)氣體時,分析其中的氣體組分,并同時分析變壓器本體油樣中的溶解氣體組分含量,有助于對設(shè)備情況作出正確的判斷。
桐柏電廠采用了MGA2000-6H變壓器色譜在線監(jiān)測系統(tǒng),可定量、自動、快速的在線監(jiān)測變壓器等油浸式電力高壓設(shè)備的油中溶解故障氣體的含量及其增長率,并通過故障診斷專家系統(tǒng)早期預報設(shè)備故障隱患信息,避免設(shè)備事故,減少重大損失,提高設(shè)備運行的可靠性。該系統(tǒng)作為油色譜在線監(jiān)測領(lǐng)域的權(quán)威產(chǎn)品,為電力變壓器實現(xiàn)在線遠程DGA分析提供穩(wěn)定可靠的解決方案,是電力系統(tǒng)狀態(tài)檢修制度實施的有力保障。
MGA2000-6H變壓器色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)由現(xiàn)場監(jiān)測單元(色譜數(shù)據(jù)采集器MGA2000-6H-01)、主站單元(數(shù)據(jù)處理服務(wù)器MGA2000-6H-02)及監(jiān)控軟件(狀態(tài)監(jiān)測與預警軟件MGA2000-6HV2.0.3)組成。現(xiàn)場監(jiān)測單元即色譜數(shù)據(jù)采集器由油樣采集單元、油氣分離單元、氣體檢測單元、數(shù)據(jù)采集單元、現(xiàn)場控制處理單元、通訊控制單元及輔助單元組成。其中輔助單元包括置于色譜數(shù)據(jù)采集器內(nèi)的載氣,變壓器接口法蘭、油管及通信電纜等。其組成示意圖如圖1所示。
圖1 MGA2000-6H變壓器色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)組成示意圖
MGA2000-6H變壓器色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)工作時,采用真空差壓方式將變壓器油吸入到油樣采集單元中,通過油泵進行油樣循環(huán);油氣分離單元快速分離油中溶解氣體至氣室,內(nèi)置的微型氣體采樣泵把分離出來的氣樣輸送到六通閥的定量管內(nèi)并自動進樣;在載氣推動下,樣氣經(jīng)過色譜柱分離,順序進入氣體檢測器;數(shù)據(jù)采集單元完成AD數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和采集,嵌入式處理單元對采集到的數(shù)據(jù)進行存儲、計算和分析,并通過RS485/CAN/100M以太網(wǎng)接口將數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)處理服務(wù)器(安裝在主控室),最后由MGA2000-6HV2.0.3狀態(tài)監(jiān)測與預警軟件進行數(shù)據(jù)處理和故障分析。如圖2所示。
圖2 MGA2000-6H系統(tǒng)原理示意圖
桐柏電廠MGA2000-6H變壓器色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)通過局域網(wǎng)數(shù)據(jù)連接及GPRS網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)遠程功能,兩個通道互為冗余,用戶可以在遠端顯示監(jiān)測界面、數(shù)據(jù)查詢、參數(shù)設(shè)置等現(xiàn)場具備的全部功能。
(1)有線接入方式:
MGA2000-6H系統(tǒng)可以組成三級遠程變壓器色譜在線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。一臺數(shù)據(jù)處理服務(wù)器(MGA2000-6H-02)設(shè)置在電廠中央控制室機房,通過100M以太網(wǎng)控制多臺色譜數(shù)據(jù)采集器(MGA2000-6H-01),每一臺色譜數(shù)據(jù)采集器(MGA2000-6H-01)對應(yīng)監(jiān)測一臺電力變壓器。
MGA2000-6H 系統(tǒng)可以通過數(shù)據(jù)處理服務(wù)器(MGA2000-6H-02)接入局域網(wǎng),局域網(wǎng)上的任一終端瀏覽器都可以在獲得授權(quán)的條件下瀏覽數(shù)據(jù)處理服務(wù)器(MGA2000-6H-02)數(shù)據(jù)庫中的監(jiān)測數(shù)據(jù)和有關(guān)系統(tǒng)信息。
廠端數(shù)據(jù)處理服務(wù)器和廠家的遠程監(jiān)控中心可以通過Internet網(wǎng)進行遠程監(jiān)測和遠程維護。
(2)GPRS接入方式:
MGA2000-6H系統(tǒng)利用無線網(wǎng)絡(luò)資源組成基于GPRS的在線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),使只要能登錄上Internet網(wǎng)絡(luò)的PC都能查看監(jiān)測數(shù)據(jù)。
專職人員配備GPRS接收端,便于及時分析變壓器在線色譜監(jiān)測數(shù)據(jù),了解變壓器運行狀態(tài)。
MGA2000-6H變壓器在線油色譜系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)種類主要有:歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)和譜圖數(shù)據(jù),針對這些數(shù)據(jù)各自的特點,系統(tǒng)提供了各種直觀、生動的表現(xiàn)方式以及豐富強大的控制功能(見圖3,表1)。
表1 1號主變1月份色譜在線監(jiān)測報表
圖3 桐柏電廠1號主變1月份油色譜在線監(jiān)測數(shù)據(jù)趨勢圖
桐柏電廠變壓器色譜在線監(jiān)測裝置為變壓器實際運行狀態(tài)監(jiān)測提供了可靠的監(jiān)測數(shù)據(jù),通過各類圖表的數(shù)據(jù)反饋,使監(jiān)測人員能實時了解變壓器的運行狀態(tài),及時發(fā)現(xiàn)變壓器運行中的異常,與常規(guī)油色譜試驗室數(shù)據(jù)的分析報告對比,并輔以主變壓器的其它電氣試驗結(jié)果,為主變壓器狀態(tài)評估提供判據(jù),為變壓器運行、檢修提供參考依據(jù),為制定合理的主變壓器運行、檢修策略提供指導性的意見。
常規(guī)的實驗室油色譜分析法判斷故障的可靠性高,但存在一系列不足之處,不僅脫氣過程中可能存在較大的誤差,而且檢測曲線的人工修正也會加大誤差,并存在作業(yè)程序復雜、時效性差、檢測周期長、運行人員無法隨時掌握和監(jiān)視本站變壓器的運行狀況等缺點,不能充分發(fā)揮油色譜分析法的有效性和優(yōu)點。因此變壓器油中溶解氣體色譜分析的在線監(jiān)測就成為安全、可靠運行的有效手段之一。
目前,變壓器檢修實行計劃檢修制度,而計劃檢修不可避免會存在檢修過?;驒z修不足的問題。檢修過剩造成人力、財力、物力的巨大浪費,導致設(shè)備利用率降低,而且對正常設(shè)備可能造成損傷;檢修不足可能導致設(shè)備的事故隱患。采用在線監(jiān)測技術(shù)可以有效避免這些問題,并為最終實現(xiàn)變壓器的狀態(tài)檢修提供了條件。
[1]電力行業(yè)電廠化學標準化技術(shù)委員會.電力用油、氣質(zhì)量、試驗方法及監(jiān)督管理標準匯編[M].北京:中國電力出版社,2001.
[2]孫堅明.電力用油(氣)[M].電力行業(yè)油、氣分析檢驗人員考核委員會;國家電力公司熱工研究院,1996.