摘要：變壓器是電力系統(tǒng)中非常重要的電氣設(shè)備，油枕所連接的呼吸器如果對(duì)空氣中水分濾除不徹底，極易造成油枕膠囊內(nèi)水分的積聚。文章選用一種在線加熱烘干硅膠顆粒方式的變壓器免維護(hù)自動(dòng)吸濕設(shè)備作為試點(diǎn)，為變壓器安全運(yùn)行維護(hù)提供技術(shù)依據(jù)，從而提高電網(wǎng)運(yùn)行的基礎(chǔ)管理水平。

關(guān)鍵詞：變壓器；免維護(hù)呼吸器；變電站；電力系統(tǒng)；電力設(shè)備 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM41 文章編號(hào)：1009-2374（2017）03-0055-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.03.024

目前變壓器普遍使用的是傳統(tǒng)型呼吸器，依然沿用通過(guò)運(yùn)檢人員利用肉眼觀察硅膠顆粒的變色來(lái)判斷吸濕能力的好壞，運(yùn)檢人員的主觀判斷對(duì)事物起決定性作用，雖然明確了當(dāng)變壓器呼吸器硅膠變色超過(guò)2/3時(shí)就應(yīng)當(dāng)對(duì)變壓器呼吸器硅膠進(jìn)行更換，但是仍然無(wú)法準(zhǔn)確量化硅膠顆粒在變色到什么程度的時(shí)候吸附能力會(huì)下降多少這一指標(biāo)，且運(yùn)檢人員技術(shù)的熟練程度有高有低，肉眼的觀察識(shí)別也差異很大，有些廠家和個(gè)人也對(duì)相關(guān)方面進(jìn)行了研究，通過(guò)對(duì)硅膠過(guò)濾后的空氣水分進(jìn)行檢測(cè)或?qū)枘z重量進(jìn)行實(shí)時(shí)判斷，通過(guò)嵌入式計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制、檢測(cè)和信息傳輸來(lái)自動(dòng)控制加熱，以便去除硅膠中的水分含量。

1 技術(shù)現(xiàn)狀分析

1.1 現(xiàn)國(guó)外研究機(jī)構(gòu)對(duì)變壓器呼吸器的研究情況

多年來(lái)根據(jù)國(guó)外的學(xué)術(shù)研究和實(shí)際應(yīng)用，認(rèn)為對(duì)經(jīng)過(guò)硅膠吸濕后的空氣水分含量檢測(cè)來(lái)判斷硅膠的吸濕飽和程度是目前應(yīng)用最普遍、最廣泛、最有效的方法。但是這種檢測(cè)方法還是不能直接定量反映硅膠吸濕飽和度，僅僅定性的通過(guò)間接方式感知硅膠吸附能力已下降，需要采取措施進(jìn)行脫水處理。

目前MR公司有解決此類問(wèn)題的類似產(chǎn)品，其采用了測(cè)濕檢測(cè)原理來(lái)判斷硅膠受潮程度，而且硅膠使用了白色硅膠（非變色）。缺點(diǎn)為測(cè)濕傳感器在濕度飽和（冷凝成水滴）時(shí)傳感器易失效，白色硅膠無(wú)法讓用戶通過(guò)感官判斷出是否有吸濕效果，對(duì)其脫水再生過(guò)程也無(wú)法驗(yàn)證。

ABB公司也有解決此類問(wèn)題的類似產(chǎn)品，其采用了雙管結(jié)構(gòu)，工作時(shí)通過(guò)電磁閥讓其中一只管連接膠囊呼吸通道，另一只管進(jìn)行脫水再生。缺點(diǎn)是由于體積大、重量大，價(jià)格較高，不適用于現(xiàn)場(chǎng)傳統(tǒng)吸濕器的替換

改造。

1.2 現(xiàn)國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)對(duì)變壓器呼吸器的研究情況

國(guó)內(nèi)一些企業(yè)完成了免維護(hù)吸濕器的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，設(shè)備通過(guò)基于在線稱重測(cè)量的方式，建立硅膠顆粒的吸濕飽和模型和加熱脫水與時(shí)間模型，運(yùn)用模糊控制理論，達(dá)到理想指標(biāo)空氣干燥處理和科學(xué)脫水處理。為保證變壓器附件設(shè)備和變壓器本體同壽命，設(shè)計(jì)中使用了加固型軍品級(jí)微處理器和VxWorks操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使用高穩(wěn)定的檢測(cè)和執(zhí)行元件，真正意義地實(shí)現(xiàn)了變壓器吸濕器的免維護(hù)，有效提高現(xiàn)場(chǎng)工作效率及安全性，對(duì)提高電力系統(tǒng)供電的可靠性具有重要意義。

1.3 更換傳統(tǒng)吸濕器目前存在的兩種觀點(diǎn)

更換主變壓器吸濕器硅膠對(duì)瓦斯保護(hù)到底有什么影響，目前在電力系統(tǒng)內(nèi)還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。對(duì)運(yùn)行中的主變壓器更換吸濕器硅膠，在更換硅膠的過(guò)程中要將重瓦斯保護(hù)由跳閘改投發(fā)信，這一點(diǎn)認(rèn)識(shí)基本一致，但是對(duì)硅膠更換完畢后重瓦斯保護(hù)應(yīng)如何投切的分歧就比較大。

一種觀點(diǎn)認(rèn)為更換主變壓器呼吸器硅膠后將有可能造成瓦期保護(hù)誤動(dòng)作，因此硅膠更換完畢后應(yīng)經(jīng)24h試運(yùn)行（試運(yùn)行過(guò)程中重瓦斯保護(hù)投發(fā)信）方能將重瓦斯保護(hù)由發(fā)信方式改投跳閘方式；另一種觀點(diǎn)認(rèn)為主變壓器呼吸器硅膠更換完畢后對(duì)重瓦斯保護(hù)已經(jīng)沒(méi)有影響，因此更換硅膠的工作完畢后就應(yīng)將重瓦斯保護(hù)改投跳閘方式。

目前云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司楚雄供電局主要采用的方式為更換硅膠前向調(diào)度申請(qǐng)將重瓦斯保護(hù)連接片退出改投信號(hào)方式，更換硅膠完畢后向調(diào)度申請(qǐng)將重瓦斯保護(hù)改投跳閘方式，量取重瓦斯保護(hù)連接片一端帶有-110V電壓，另外一端不帶電壓后，投入重瓦斯保護(hù)連接片。

1.4 變壓器呼吸器的應(yīng)用現(xiàn)狀

楚雄供電局現(xiàn)有的呼吸器為拆卸式有機(jī)玻璃容積硅膠罐和非拆卸式的硅膠罐，其中拆卸式的呼吸器在更換硅膠的過(guò)程中需要運(yùn)行人員對(duì)更換流程及螺絲的緊松程度要求比較高，否則極易造成有機(jī)玻璃的損傷，整個(gè)更換過(guò)程耗費(fèi)時(shí)間比較長(zhǎng)，當(dāng)更換的次數(shù)較多時(shí)還會(huì)導(dǎo)致呼吸器部件連接處密封不良，使?jié)駳馕唇?jīng)硅膠過(guò)濾，直接進(jìn)入變壓器油枕中，可能造成變壓器油受潮；非拆卸式的呼吸器雖然能避免拆卸式呼吸器的不利因素，但在更換硅膠的過(guò)程中，由于倒入硅膠的罐口比較小，造成硅膠灑落，污染環(huán)境。

現(xiàn)有64座變電站，2015年期間更換硅膠總次數(shù)為178次，更換硅膠總重量為541kg，特別是在雨季由于空氣潮濕程度較大，更換的頻次也相對(duì)更多，需要投入的人力、物力成本比較高，特別雨季山區(qū)道路坍塌落石較多，交通風(fēng)險(xiǎn)壓力大。

2 變壓器免維護(hù)呼吸器的工作原理

JY-MXS系列免維護(hù)呼吸器安裝在油浸式變壓器儲(chǔ)油柜上，當(dāng)變壓器由于負(fù)荷或環(huán)境溫度的變化而使變壓器油的體積發(fā)生脹縮，迫使儲(chǔ)油柜內(nèi)的氣體通過(guò)免維護(hù)呼吸器內(nèi)的干燥劑進(jìn)行呼吸，以清除空氣中的雜物和潮氣，保持變壓器或互感器內(nèi)的變壓器油的絕緣強(qiáng)度。并且當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間使用，干燥劑受潮后，免維護(hù)吸濕器具有自動(dòng)加熱功能，自動(dòng)除去干燥劑中的水分。系統(tǒng)主要由過(guò)濾桶、玻璃筒、過(guò)濾桶主軸、稱重傳感器、溫濕度傳感器、加熱芯、控制板和硅膠組成，當(dāng)油枕吸進(jìn)空氣時(shí)空氣通過(guò)燒結(jié)的金屬過(guò)濾網(wǎng)，進(jìn)入吸濕器內(nèi)部。燒結(jié)金屬過(guò)濾網(wǎng)對(duì)空氣中的灰塵進(jìn)行過(guò)濾，經(jīng)過(guò)濾后的空氣流經(jīng)干燥室，空氣中的水分被干燥劑充分吸收，達(dá)到干燥空氣的目的。硅膠顆粒的吸濕飽和程度由安裝在吸濕內(nèi)部的稱重傳感器進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)干燥劑飽和指示超過(guò)設(shè)定值時(shí)，干燥劑通過(guò)安裝在干燥室內(nèi)的碳纖維加熱元件進(jìn)行烘干，烘干過(guò)程中所產(chǎn)生的水蒸汽通過(guò)對(duì)流向四周擴(kuò)散，通過(guò)金屬網(wǎng)到達(dá)玻璃管，并在玻璃管上冷凝，冷凝的水珠沿玻璃管流向安裝在底部的金屬法蘭，并流出吸濕器，若濕度傳感器出現(xiàn)故障時(shí)，控制盒內(nèi)還設(shè)有定時(shí)控制器，可按照預(yù)定的時(shí)間間隔對(duì)干燥劑進(jìn)行加熱控制，使呼吸器達(dá)到免維護(hù)的目的。

3 變壓器免維護(hù)呼吸器的應(yīng)用

楚雄供電局選擇了110kV東郊變電站和110kV西郊變電站兩座分布區(qū)域不同變電站，在兩座變電站的1號(hào)主變有載調(diào)壓裝置和本體呼吸器上加裝了JY-MXS系列免維護(hù)呼吸器，通過(guò)1年多的運(yùn)行分析，運(yùn)行人員未對(duì)110kV東郊變電站1號(hào)主變有載調(diào)壓裝置及本體的呼吸器更換過(guò)硅膠，而110kV 2號(hào)主變本體呼吸器進(jìn)行了5次硅膠更換，共更換了15kg硅膠，有載調(diào)壓裝置呼吸器進(jìn)行了6次硅膠更換工作，共更換了6kg硅膠；同樣運(yùn)行人員也未對(duì)110kV西郊變電站1號(hào)主變有載調(diào)壓裝置及本體的呼吸器更換過(guò)硅膠，110kV 2號(hào)主變本體呼吸器進(jìn)行了3次硅膠更換，共更換了9kg硅膠，有載調(diào)壓裝置呼吸器進(jìn)行了5次硅膠更換工作，共更換了5kg硅膠。

從這段運(yùn)行時(shí)間對(duì)加裝的免維護(hù)呼吸器運(yùn)行狀態(tài)和抽檢情況看，變壓器免維護(hù)呼吸器的各項(xiàng)功能運(yùn)行正常，在硅膠顆粒吸濕飽和到一定程度時(shí)，硅膠顆粒內(nèi)的加壓器能及時(shí)通過(guò)傳感器信號(hào)啟動(dòng)，對(duì)顆粒進(jìn)行干燥除濕，且控制器通過(guò)6個(gè)月的稱重變化的歷史記錄，得出硅膠受潮規(guī)律后，實(shí)現(xiàn)了稱重和定時(shí)兩種控制策略相結(jié)合的運(yùn)行方式，減少我局相關(guān)工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高我局的管理自動(dòng)化水平，提高競(jìng)爭(zhēng)力，具有一定的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在變電站內(nèi)變壓器有載調(diào)壓裝置及本體上采用免維護(hù)呼吸器器，具有通過(guò)傳感器驅(qū)動(dòng)加熱芯對(duì)飽和的硅膠進(jìn)行加熱除濕、通過(guò)通信功能遠(yuǎn)傳監(jiān)控人員進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、具有自診斷功能便于維護(hù)的功能，認(rèn)為能取代傳統(tǒng)的變壓器吸濕系統(tǒng)，能完全滿足變壓器的吸濕問(wèn)題，真正意義上實(shí)現(xiàn)了變壓器呼吸器免維護(hù)，而且由于不存在更換硅膠，因此對(duì)變壓器呼吸器硅膠更換完畢后重瓦斯保護(hù)應(yīng)如何投切的分歧也就迎刃而解。

在變電站內(nèi)使用免維護(hù)呼吸器，可使楚雄供電局在線監(jiān)測(cè)變壓器附件的運(yùn)行狀況，及時(shí)把握設(shè)備的運(yùn)行信息，在設(shè)備發(fā)生故障前采取相應(yīng)的預(yù)防措施，避免潛在危險(xiǎn)存在的情況下變壓器依然滿負(fù)荷運(yùn)行，彌補(bǔ)該局變壓器傳統(tǒng)呼吸器不能在線監(jiān)測(cè)的空白，同時(shí)也大量減少人工使用成本、定檢費(fèi)用，更好地實(shí)現(xiàn)廢物循環(huán)再利用，一定程度上杜絕了變壓器因小的附件故障導(dǎo)致重大安全事故發(fā)生的可能性，使該局能更有效、科學(xué)地安排生產(chǎn)檢修計(jì)劃，節(jié)約不必要的開(kāi)支，保證變壓器可持續(xù)安全運(yùn)行，達(dá)到增產(chǎn)、增效、安全、環(huán)保的目的。

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作者簡(jiǎn)介：尹洪朗（1985-），男，云南楚雄人，云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司楚雄供電局助理工程師，研究方向：變電運(yùn)行。

（責(zé)任編輯：蔣建華）