陳思慧,王麗君,高振國（沈陽工程學(xué)院,沈陽 110136）

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變壓器在線濾油技術(shù)應(yīng)用分析

陳思慧,王麗君,高振國
（沈陽工程學(xué)院,沈陽 110136）

摘 要：本文首先提出了變壓器在線濾油裝置的設(shè)計方法和技術(shù)方案，基于變壓器在線濾油機(jī)技術(shù)原理，分析了在線濾油機(jī)整體性能和工作流程及變壓器在線濾油裝置的結(jié)構(gòu)，分別對外部油循環(huán)系統(tǒng)、內(nèi)部凈化系統(tǒng)、控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，并對變壓器在線濾油裝置的現(xiàn)場應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：變壓器；在線濾油；流速控制；控制系統(tǒng)

1 引言

工業(yè)石油的使用范圍非常廣泛，工業(yè)油使用中起到絕緣，滅弧，潤滑，隔熱，密封、抗燃等作用。但是在長期使用中，由于水分污染，氣體污染，顆粒污染，微生物污染等原因，工業(yè)油劣化，劣化后的工業(yè)油直接影響到設(shè)備的運行安全和設(shè)備的使用壽命，因此需要對污染的變壓器油進(jìn)行凈化。對于用油量小且方便更換的設(shè)備，如汽車的機(jī)油，機(jī)器的潤滑油，可以直接補充或更換，但是對于用油量大且更換困難的設(shè)備，如變壓器等，需要進(jìn)行停電濾油，停電濾油影響設(shè)備的正常使用，需要人工的參與，且不利于生產(chǎn)和電力系統(tǒng)正常的運行。因此本文提出變壓器帶電濾油，在線濾油不影響生產(chǎn)的需求，且能提高工作效率，實現(xiàn)變壓器帶電濾油安全作業(yè)。

2 變壓器濾油機(jī)的結(jié)構(gòu)技術(shù)分析

絕緣油流量是過濾系統(tǒng)重要的狀態(tài)參量，流量采集可以主要分為兩方面的作用：

（1）通過變壓器流量采集可以確定各個閥門的開度，從而使流量達(dá)到適合各過濾設(shè)備所需的最佳狀態(tài)，并推算出完成一次濾油所需的時間，防止油流速過大，而導(dǎo)致濾油效率低或者對過濾介質(zhì)產(chǎn)生過大壓力而影響設(shè)備的使用壽命。

（2）絕緣油在流動過程因為油和絕緣紙存在摩擦，導(dǎo)致變壓器油帶正電，而紙板表面帶負(fù)電中自身帶有電荷，且?guī)щ姾蓮姸群土魉俚?～2次方呈正比例關(guān)系，因此通過對流量的控制，防止變壓器內(nèi)油流帶電引起的局部放電現(xiàn)象，一般將流速控制在0.5m/s以下。

2.1 流量控制技術(shù)

在濾油機(jī)的常規(guī)使用中，一般不需要對流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，而濾油機(jī)流量大小的選擇，廠家已根據(jù)市場需求，設(shè)計了滿足不同使用場合需要的流量。

常規(guī)濾油機(jī)的流量調(diào)只能通過手動關(guān)閉相應(yīng)閥門來實現(xiàn)，這種調(diào)節(jié)流量的方式，調(diào)節(jié)的范圍小，能耗消耗大。因為通過調(diào)節(jié)相應(yīng)閥門，并沒有改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，油泵還是按照正常流速工作，調(diào)整球閥后，雖然流量減小，但這種方式使油泵進(jìn)出口大小與油泵流速不成比列關(guān)系，即發(fā)電機(jī)的電磁功率和機(jī)械功率不相等，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，造成油泵異常響動，且發(fā)電機(jī)的定子端部溫度升高，影響油泵壽命，而且只能使流量比減小，不能調(diào)大。而電機(jī)在轉(zhuǎn)速（電磁功率）不變的前提下，輸出功率減少，不僅使電機(jī)功耗增大，外殼溫升提高，降低了工作效率。流速控制裝置主要由變頻器、流量傳感器和PLC組成。通過流量傳感器檢測出實時流量數(shù)據(jù)，并將結(jié)果傳輸于PLC控制器，PLC控制程序?qū)崟r出油量和所需設(shè)置出油量進(jìn)行比較，通過程序和控制模塊進(jìn)行運算，計算得出所需輸出的頻率，變頻器根據(jù)通訊頻率數(shù)據(jù)值輸出該頻率的驅(qū)動電源，驅(qū)動交流異步電機(jī)，交流異步電機(jī)按照該頻率驅(qū)動油泵，從而控制油泵的輸出流量，達(dá)到油流的流量可在7L/min-80L/min（誤差±0.2L/ min）的目標(biāo)。

2.2 溫度采集技術(shù)

在濾油機(jī)的使用中，一般需要對油液進(jìn)行加熱，經(jīng)加熱的絕緣油能更好的脫去油液中的水分以及增強油液在通過濾芯的速度，從而提供過濾效率。濾除結(jié)束后，因為濾芯為高分子材料，采用物理攔截的方式濾除雜質(zhì)，致密的結(jié)構(gòu)使油液通過濾芯時會產(chǎn)生一定的壓力，為了保護(hù)濾芯，延長濾芯使用壽命，同時提高通過效率，也需要對油液進(jìn)行加熱。濾油機(jī)帶有高溫保護(hù)裝置，當(dāng)變壓器油超過設(shè)定值時，變壓器報警，以防止過負(fù)荷或故障，變壓器油在過濾過程中進(jìn)行了加熱，過濾后的絕緣油溫度可以超過變壓器預(yù)設(shè)的報警值，為了防止變壓器誤報警，就需要對濾油機(jī)出口絕緣油溫度進(jìn)行控制，采用散熱裝置，使變壓器油溫度降低。

為了解決上述問題, 提出的變功率加熱方式，變功率加熱方式引入晶閘管作為控制器和PID算法對加熱趨勢進(jìn)行預(yù)測，從而實現(xiàn)對變壓器油選擇性加熱，提高加熱效率，防止油溫過高等。

3 變壓器在線濾油機(jī)整體性能設(shè)計

針對濾油機(jī)在線凈油需要解決的關(guān)鍵技術(shù)，在深入研究的基礎(chǔ)上，提出真空濾油機(jī)功能提升及變壓器在線濾油研發(fā)方案，研究在線濾油外部循環(huán)系統(tǒng)，在線凈油裝置內(nèi)部處理凈化系統(tǒng)，在線濾油自動控制保護(hù)系統(tǒng)。

3.1 變壓器在線濾油機(jī)設(shè)計思想

本文擬設(shè)計出一種在線濾油裝置，此裝置包括：

外部油流循環(huán)系統(tǒng)由管路、閥門、加熱器、換熱器等組成。管路與閥門用于控制油流的方向和通斷，加熱器用于調(diào)整進(jìn)油溫度，換熱器用于調(diào)整出油溫度。

內(nèi)部凈化處理系統(tǒng)由排油泵、初濾器、精濾器、真空泵、真空缸、真空表、水泵、儲水器和排氣部分組成，能對臟污絕緣油實現(xiàn)高效凈化。

自動控制保護(hù)系統(tǒng)由控制器、變頻器、溫度傳感器、流量傳感器等組成，可實時監(jiān)測濾油裝置工況、油溫和流量，并進(jìn)行動態(tài)優(yōu)化調(diào)整，以保證帶電濾油的安全可靠。

3.2 變壓器在線濾油裝置的結(jié)構(gòu)

外部油流循環(huán)系統(tǒng)由管路、閥門、加熱器、換熱器等組成。管路與閥門用于控制油流的方向和通斷，加熱器用于調(diào)整進(jìn)油溫度，換熱器用于調(diào)整出油溫度。

內(nèi)部凈化處理系統(tǒng)由排油泵、初濾器、精濾器、真空泵、真空缸、真空表、水泵、儲水器和排氣部分組成，能對臟污絕緣油實現(xiàn)高效凈化。

自動控制保護(hù)系統(tǒng)由控制器、變頻器、溫度傳感器、流量傳感器等組成，可實時監(jiān)測濾油裝置工況、油溫和流量，并進(jìn)行動態(tài)優(yōu)化調(diào)整，以保證帶電濾油的安全可靠。

4 變壓器在線濾油裝置的現(xiàn)場應(yīng)用分析

4.1 現(xiàn)場應(yīng)用的概況

撫順市李石經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)某公司，因熱力設(shè)備用電的特殊性要求，該用戶不能中斷供電，否則會損壞鍋爐等設(shè)備。由于經(jīng)常滿負(fù)荷運行，導(dǎo)致變壓器絕緣油出現(xiàn)老化現(xiàn)象，從油枕的油標(biāo)觀測，變壓器油變暗發(fā)黑，該廠電工擔(dān)心變壓器存在隱患，所以聯(lián)系電業(yè)試驗部門對油進(jìn)行取樣化驗。按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，變壓器油絕緣擊穿電壓應(yīng)該大于45kV，該臺變壓器油的化驗結(jié)果僅為19.5kV，不滿足國家標(biāo)準(zhǔn)。按照用戶需求，2013年12月7日至8日，采用“變壓器帶電濾油裝置”對該臺變壓器進(jìn)行15個小時不間斷帶電濾油。濾油后化驗變壓器油的結(jié)果表明，擊穿電壓已達(dá)到46kV，符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，為變壓器安全穩(wěn)定運行提供了可靠保障，消除了潛在的隱患。

4.2 現(xiàn)場絕緣油的數(shù)據(jù)分析

本實驗針對的是國網(wǎng)撫順供電公司某變電所，66kv 一號變壓器，在2015年3月12日對變壓器油采樣和2015年3月27日 采用在線濾油后，得到數(shù)據(jù)如表1：（組分單位：uL/L）

表1

上述數(shù)據(jù)可得經(jīng)過在線濾油后變壓器油的性能有很大的提升，證明在線濾油裝置具有實用價值且效果顯著。

參考文獻(xiàn)：

[1]任建業(yè),袁濱.在線濾油裝置在變壓器狀態(tài)檢修中的應(yīng)用[J].科學(xué)之友,2009 (12).

[2]黃銳,王學(xué)錦,蔡建輝.220kV變壓器在線濾油技術(shù)的應(yīng)用[J].浙江電力,2011(11).

[3]吉瑞,雍麗華.變壓器有載分接開關(guān)在線濾油機(jī)的現(xiàn)場應(yīng)用[J].電力安全技術(shù), 2010 (05).

[4]吳建蓉,劉華麟.變壓器在線濾油技術(shù)在貴州電網(wǎng)的運用研究[J]貴州電力技術(shù),2012 (02).

作者簡介：陳思慧（1990-），女 ，遼寧開原人，研究生，研究方向：電子工程。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.209