智能變壓器技術淺析

馮 晗 何傳坤 魏 憲 王建宇 唐宇欣 陳振超

（1.國網泰安供電公司 山東泰安 271000 2.山東泰開變壓器有限公司 山東泰安 271000 3.國網山東省電力公司檢修公司 山東青島 266000）

智能變壓器技術淺析

馮 晗1何傳坤2魏 憲3王建宇1唐宇欣1陳振超1

（1.國網泰安供電公司 山東泰安 271000 2.山東泰開變壓器有限公司 山東泰安 271000 3.國網山東省電力公司檢修公司 山東青島 266000）

本文對變壓器智能化方案進行了介紹和分析，通過論證、原理介紹等方式展現了智能變壓器的實用性和優越性，為后續的研究和發展提供了一種思路、參考和探索。

智能變壓器；在線監測；技術分析

1 前言

在電網系統中，變壓器是最重要的電力一次設備之一，它直接與各用電設備相連接，分布廣泛，使用數量多，通過對變壓器的智能化，可以實現對變壓器的遠程控制，為管理者提供精確的變壓器狀態信息，延長變壓器的運行周期，從而也可以降低變壓器的運行和維護費用。從長遠的觀點看，設施未來的運行和維護成本要遠大于它的建設成本，而且先期建設成本的高低對未來的運營和維護成本會產生很大的影響，高的建設成本可能帶來未來運營維護成本的大幅度降低，從而帶來建設工程在整個壽命周期內的成本的降低。因此，我們不僅要考慮建設成本而且還要考慮未來的運營和維護成本[1]。

2 智能變壓器化的必要性

中國智能電網六個環節中，變電環節在實現智能電網運行數據的全面采集和實時共享，接入各類電源及用戶，開展資產全壽命周期管理，支撐電網實時控制與保護、智能調節和各類高級應用等方面具有重要意義[2]。現在整個電力系統對智能化和穩定性、可靠性運行要求不斷的提高，伴隨著計算機、傳感和通信技術的飛速發展。對智能變壓器的使用提出了更高的要求。如果電力系統中出現故障，特別是關鍵的大型主變發生故障。將會造成重大的供電事故，產生嚴重的經濟損失和社會影響，所以能夠及時、準確、全面地掌握變壓器的運行狀況是非常重要的。

3 變壓器油中氣體在線監測系統

3.1 系統介紹

電力變壓器大多采用變壓器油來實現變壓器內部的絕緣和散熱，油與油中固體有機絕緣材料在運行電壓下因電、熱、氧化和局部電弧等多種因素作用會逐漸變質，裂解成低分子氣體并溶于油中，會對變壓器的穩定可靠運行造成很大的安全隱患，目前絕緣油中氣體監測是發現內部故障隱患的最有效、最成熟的方法。

變壓器油中氣體在線監測系統可以按照用戶設定的周期在線檢測出變壓器油中溶解氫氣H2、一氧化碳CO、乙烯C2H4、乙炔C2H2等組分氣體的含量以及微水含量，同時也可以選配測量二氧化碳CO2、水活性等參數。通過系統分析，能夠及早發現變壓器內部存在潛伏性故障、判斷其是否會危及變壓器的安全運行，進而為電力設備的安全、可靠運行提供保障。

3.2 變壓器油中氣體在線監測系統組成

OGM-701-Ⅱ變壓器油中氣體在線監測系統為多組分油色譜產品能在線、連續測量變壓器油中H2、CO、CH4、C2H4、C2H2、C2H6多組分氣體及微水。

OGM-701-Ⅱ變壓器油中氣體在線監測，該系統由變壓器接口法蘭、OGM-701-Ⅱ變壓器油中氣體在線監測裝置、控制及診斷單元組成。

3.3 系統工作原理及方法

首先，安裝在現場機柜里的進口高性能油泵將變壓器油循環引入機柜內的油氣分離單元，高效油氣分離模塊把變壓器油中溶解氣體自動分離出來。然后，分離出來的氣體進入氣體分離模塊，在內置微型真空氣泵的作用下，使得混在一起的多種氣體按照特定的順序逐一進入氣體檢測模塊，在檢測模塊中配置有高靈敏度的氣體檢測器，實現對氣體信號的檢測。檢測出的數據可以通過現場裝置直接送往安裝在現場控制室內的數據處理服務器，數據處理服務器通過定量分析，計算出各個組分和含量以及各自的增長率，然后，根據故障診斷系統的結果判斷變壓器是否存在故障以及故障的種類，便于變壓器進行下一步的檢修工作。

3.4 系統技術特點

（1）系統能在線連續測量變壓器油中H2、CO、CH4、C2H4、C2H2、C2H6多組分氣體及微水。

（2）系統選用具有多年現場運行經驗的優質可靠元件，保證了整個在線監測系統運行的可靠性與穩定性，使得在線監測系統在現場運行過程中盡可能免維護。

（3）強制循環，及時檢測，油氣分離的過程中不補氣，變壓器油可以直接循環回變壓器本體，分離技術重復性高，統一試驗條件下對同一油樣的監測結果偏差很小，使采集的數據代表變壓器內部真實狀態。

（4）儀器穩定后，短時間內即可完成進油、脫氣、色譜分析全過程，可連續進行監測。

（5）全天候連續監測變壓器油中溶解氣體濃度及變，無須定期校正儀器。

（6）全面的自檢功能，隨時可以發現裝置本身的故障。

（7）裝置集成了所有的數據采集、計算、故障報警等功能，無需配置后臺軟件即可單獨運行，也可與其他監控軟件方便的連接。

3.5 后臺管理軟件

后臺管理軟件分為在線檢測油中溶解多組分氣體含量和數據分析診斷兩部分。能自動實現數據采集、產氣速率和絕對產氣速率計算、趨勢圖分析、數據查詢、故障分析診斷等功能。

（1）參數設置：包括設置采樣設定、通訊設定、校準系數、報警閥值、報警方式等。

（2）檢測方式：手動召喚數據和定時自動輪詢功能。

（3）設備報警管理：接收運行報警信號，提供報警功能，具有報警條件，產氣速率計算方式和報警限設置，同時具有實時報警和歷史報警的查詢功能。

（4）數據存儲、分析及查詢：通過實時數據和歷史數據的存儲，提供直觀的歷史數據報表及生動的特征參數趨勢方式，顯示變壓器油中溶解氣體含量和微水數據的變化。

4 結語

智能電網屬于低碳經濟的重要組成部分，隨著環保要求的不斷提高以及電力自動化技術和電力電子技術的不斷發展，變壓器制造也將向低碳的標準提出更高的要求，變壓器的設計生產引入電力監測技術、電力電子技術、電力通信技術、新材料新工藝等推進變壓器智能性的不斷提升是必然的趨勢。可以預見，智能型變壓器必將以其高性能、低功耗、多功能的優異性能適應智能電網的要求。

[1]張勇，魏玢.電網企業開展資產全壽命周期管理的思考[J].電力技術經濟，2008，20（4）：62，65.

[2]國家電網公司．智能電網關鍵技術研究框架[R].北京：國家電網公司. 2009.

TM407

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1004-7344（2016）29-0080-01

2016-10-2