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現(xiàn)代電力工業(yè)的設備運行和維護中，要求在電廠或電站運行的關鍵變壓器，特別是發(fā)現(xiàn)有異常的變壓器上，經(jīng)常進行故障氣體、微水含量、局部放電和繞組變形等項目的測量。測量結(jié)果可以預測運行成本和設備安全性。從這些結(jié)果中得到的科學信息是電力部門預計并控制安全服務和運行成本的諸多因素。 隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展以及微處理器的引入，在線檢測儀器的發(fā)展速度正在穩(wěn)步提高。在線檢測儀器的功能不斷改善而價格在逐步下降，使智能化在線檢測儀器的廣泛應用成為可能。由于通訊技術的發(fā)展使得在線檢測的結(jié)果能夠快速傳遞到遠距的分析和控制中心，在出現(xiàn)故障時不但能及時自動報警并可從多氣體比值判斷故障性質(zhì)及類型，采取必要措施，更顯示出了他的重要作用。近年來在國外各大電力部門的應用已經(jīng)證明，在線檢測技術對電力設備的充分利用，提高效益，延長使用壽命以及降低運行維護費用方面都有極大的作用。 一、變壓器油中溶解氣體分析 對變壓器油中氣體的檢測分析是對變壓器運行狀態(tài)進行判斷的重要監(jiān)測手段。變壓器在運行中由于種種原因產(chǎn)生的內(nèi)部故障, 如局部過熱、放電、絕緣紙老化等都會導致絕緣劣化并產(chǎn)生一定量的氣體溶解于油中，不同的故障引起油分解所產(chǎn)生的氣體組分也不盡相同（見表1）, 從而可通過分析油中氣體組分的含量來判斷變壓器的內(nèi)部故障或潛伏性故障。對變壓器油中溶解氣體采用在線監(jiān)測方法, 能準確地反映變壓器的主要狀況, 使管理人員能隨時掌握各站主變的運行狀態(tài), 以便及時作出決策，預防事故的發(fā)生。變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測的關鍵技術包括油氣分離技術、混合氣體檢測技術。 表1、不同故障類型產(chǎn)生的油中溶解氣體
由國家質(zhì)量監(jiān)督局頒布的最新國家標準“變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則”中指出了變壓器絕緣油的產(chǎn)氣原理是由于絕緣油和固體絕緣材料在電及熱作用下的分解。低能量放電故障促使最弱的C-H鍵斷裂，主要重新化合成氫氣，乙烯在高于甲烷和乙烷的溫度下生成。大量的乙炔是在電弧的弧道中產(chǎn)生。 二、選擇氫氣和微水作為測量對象 礦物質(zhì)絕緣油以其高介電強度和化學穩(wěn)定性被用作電氣設備的絕緣流體。在正常運行情況下是非常穩(wěn)定的，但在外界因素如故障左右下會經(jīng)歷化學反應。眾所周知，對油中氣體進行定量分析可以判別變壓器故障，如局部放電、過熱和電弧，從下表中可以看出對絕大部分的故障而言，氫氣是關鍵的早期故障指征氣體，而水分則是影響絕緣材料介電強度的關鍵因素。因而，選擇高性價比的油中溶解氫氣及微水在線監(jiān)測裝置可以為常規(guī)充油電力設備（如35kV油浸式電力變壓器等）實現(xiàn)絕緣系統(tǒng)的早期報警，為此類設備保駕護航。
絕緣油測試裝置可以對電力變壓器絕緣油進行可靠的在線監(jiān)測，該監(jiān)測裝置采用獨家設計的一體式檢測器，能夠?qū)崟r傳送與變壓器油絕狀況相關的精確測量值和趨勢數(shù)據(jù)，以避免嚴重的損失和昂貴的維修費用。 3.1、氫氣檢測 氫氣在線監(jiān)測單元專門用于測量氫氣含量，該檢測裝置使用特有的催化燃燒式可燃氣體傳感器TGS6812，TGS6812-D00是催化燃燒式的可燃氣體傳感器，可以檢測100%LEL水平的氫氣，此傳感器具有精度高，耐久性與穩(wěn)定性好，快速響應、線性輸出的特點.TGS6814是催化燃燒式的氣體傳感器,是TGS6812的升級版本。可以檢測100%LEL水平爆炸下限的甲烷氣體，亦可以檢測H2，此傳感器不但具有優(yōu)異的耐久性與快速響應能力，與此同時,線性輸出與輸出的高度穩(wěn)定性也是其主要特征。 3.2、微水檢測 變壓器油中微水傳感器專門為監(jiān)測變壓器油中微水而設計，可以通過該傳感器準確地檢測變壓器絕緣油中的微水含量，并傳輸?shù)阶儔浩鹘^緣油在線監(jiān)測設備平臺， 使用戶及時準確地了解油中含水量，從而判斷變壓器的運行工況及潛在的運行故障。 本產(chǎn)品主要部件均為國外廠商制造，擁有可靠的質(zhì)量保證，傳感器外殼采用金屬材料，一次性成型，防護等級高，適用于較為惡劣的現(xiàn)場環(huán)境。 BDVB TrafoStick TS4x傳感器是德國Passerro研發(fā)的適用于現(xiàn)場在線使用，專門用于可重復測量變壓器絕緣油的擊穿電壓、含水量和溫度的傳感器。一款用于電力變壓器的堅固緊湊的在線傳感器。聲學解決方案的硬件實現(xiàn)，一個鍍鋁壓電諧振器，擴展到包括濕度和溫度傳感器，被封裝在一個緊湊的鋁外殼中。 使用可永久暴露在變壓器油中的材料。測試和校準程序是在對900多個不同變壓器的3800多個油樣進行評估的基礎上制定的。該計算考慮了油水分（WC）、酸值（TAN）、溫度（T）和擊穿電壓之間的強相關性，由一個32位嵌入式系統(tǒng)在傳感器中執(zhí)行，該系統(tǒng)使用浮點處理（FPU）并使用查找表（查找表）。油樣極限行為的表示已在查找表中考慮在內(nèi)。 分解圖顯示了緊湊型TrafoStick的部件，也可用于非常狹窄的安裝情況。在共振室和聲音傳感器上放置了一個濕度和溫度傳感器。使用1英寸的管螺紋將傳感器擰入變壓器外殼。當然，為了能夠通過Modbus TCP與傳感器建立連接，還需要額外的組件。5 VDC/250 mA電源也經(jīng)過優(yōu)化，可將傳感器連接到以太網(wǎng)接口。 優(yōu)勢 BDVB TrafoStick TS4x首次能夠在整個運行時間內(nèi)確定變壓器最重要的測量值。只有掌握了這些知識，才有可能對電力設施中最重要的資源之一的剩余使用壽命做出合理的估計。BDVB TrafoStick TS4x的測量數(shù)據(jù)在實際操作條件（負載、溫度等）下連續(xù)實時記錄，并通過Modbus TCP直接傳輸至網(wǎng)絡管理。 變壓器介電強度的自動實時監(jiān)測可以觀察變壓器的安全狀態(tài)，識別趨勢，最重要的是，及時采取措施，提高變壓器的安全性，并可能提高整個供電區(qū)域的安全性。 四、意義 變壓器是電力系統(tǒng)的重要設備，其狀態(tài)好壞直接影響電網(wǎng)的安全運行。因此，對電力變壓器進行在線監(jiān)測，及時掌握設備的狀態(tài)，一直是電力工作者的夢想和追求。變壓器的狀態(tài)檢測主要是檢測變壓器油中氣體的種類和含量。通過故障氫氣含量及產(chǎn)氣速率，分析變壓器內(nèi)部故障以及發(fā)展趨勢，生產(chǎn)主管部門立即組織人員進行綜合分析，診斷設備的狀態(tài)，減少損失，避免惡性事故的發(fā)生，將傳統(tǒng)的定期維護轉(zhuǎn)為狀態(tài)維護，從而提高電網(wǎng)的安全經(jīng)濟運行，改善對用戶的服務質(zhì)量。 |
