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日新技術

日新技術:變壓器如何智能化才能適應當前電力發展的需要

發布日期:2012/9/29 | 點擊:3506 | 上一頁 | 下一頁

變壓器如何智能化才能適應當前電力發展的需要


一、當前電力發展的形勢

    經濟社會的快速發展對作為重要基礎產業的電力工業發展,尤其是電網發展提出了更高的要求。我國大范圍能源資源配置和可再生能源的大規模集中接入要求電網結構更加堅強合理,控制管理更加靈活便利?!百Y源節約型、環境友好型”社會建設要求電網在確保安全可靠的前提下,著重提升器運行效率和靈活管理能力。人民生活水平的不斷提高要求電網不斷改善供電服務質量,豐富服務內容。國際社會對氣候變化問題的高度關注,使能源結構優化和提高能源效率成為世界各國獲得國際話語權、彰顯國際競爭力和實現可持續發展的重要內容。

    為此,電力行業為適應當前形勢的發展需要大力發展堅強智能電網。

    中國的堅強智能電網以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發展的堅強網架為基礎,以通信信息平臺為支撐,具有信息化、自動化、互動化特征。包含發電、輸電、變電、配電、用電和調度各個環節,覆蓋所有電壓等級,實現“電力流、信息流、業務流”的高度一體化融合的現代電網。

    智能電網的特征主要包括堅強、自愈、兼容、經濟、集成、優化等。

    (1)堅強(Robust):在電網發生大擾動和故障時,仍能保持對用戶的供電能力,而不發生大面積停電事故;在自然災害、極端氣候條件下或人為地外力破壞下仍能保證電網的安全運行;具有去報信息安全的能力和防止計算機病毒破壞的能力。

    (2)自愈(Self-healing):具有實時、在線和連續的安全評估和分析能力,強大的預警控制系統和預防控制能力,以及自動故障診斷、故障隔離和系統自我恢復的能力。

    (3)兼容(Compatible):支持可再生能源的有序、合理接入,適應分布式電源和微電網的接入,需求響應功能完善,能夠實現與用戶的交互和高效互動;滿足用戶多樣化的電力需求并提供用戶的增值服務。

    (4)經濟(Economical):支持電力市場和電力交易的有效開展,實現資源的優化配置,降低電網損耗,提高能源利用效率。

    (5)集成(Integrated):實現 信息的高度集成和共享,采用統一的平臺和模型,實現標準化、規范化合精細化管理。

    (6)優化(Optimized):優化資產的利用,降低投資成本和運行維護成本。

二、變壓器智能化簡述

    變壓器智能化改造技術是以微處理技術為核心的,將傳感器、數據采集硬件、通信系統和分析功能組成一體,利用智能化組件對變壓器實現實時、在線和連續的安全評估和分析。變壓器智能化能夠及時捕捉早期故障的先兆信息,不僅防止了變壓器故障向更嚴重的程度發展,還能夠為設備檢修工作提供依據,從而大大減少了工作量,提高了供電可靠性。

    常用的變壓器智能化組件包括變壓器油色譜在線監測智能化組件、變壓器鐵芯接地電流在線監測智能化組件、變壓器局放在線監測智能化組件、變壓器套管在線監測智能化組件等等。

三、變壓器智能化組件及功能

3.1 變壓器油色譜在線監測

    變壓器內部如局部過熱、火花放電、弧道放電等危害變壓器安全運行的缺陷都將使油中溶解的微量氣體發生變化。

    油色譜在線監測智能組件就是通過監測油中溶解微量氣體的變化,來對變壓器實現狀態評價,其中涉及到的微量氣體主要包括:H2、CO、CH4、C2H4、C2H6、C2H2。

    變壓器油色譜在線監測在國內已經有許多成功的應用經驗,技術方面也趨于成熟,并有相應的技術標準。但是油色譜在線監測技術不能區分變壓器內部絕緣缺陷還是有載分接滲漏或油泵導致色譜數據異常。

3.2變壓器鐵芯接地電流在線監測

    變壓器通過鐵芯單點接地來避免懸浮電位,正常情況下,鐵芯接地電流小于0.1A,但當鐵芯或其他金屬構件有兩點或多點接地時,接地點就會形成閉合回路,造成環流,接地電流會達到幾十安培,進而引起局部過熱,導致油分解,絕緣性能下降,嚴重時,會使鐵芯硅鋼片燒壞,造成主變重大事故。因此可以通過鐵芯接地電流來判斷變壓器是否有多點接地故障。

    該技術相對比較成熟,且較為簡單,不存在技術障礙。但是只能檢測變壓器是否存在多點接地故障,對其它絕緣故障卻無法監測和判斷。

3.3變壓器局放在線監測

    在絕緣介質局部區域中發生放電、而沒有貫穿施加電壓的導體之間,這種現場稱之為局部放電。局部放電產生的原因包括表面毛刺、氣泡等等,它將促進介質老化,降低介質絕緣水平。

    常用的變壓器局放在線監測方式有脈沖電流法、超高頻法(內置、外置)和超聲波法。

    變壓器內部絕緣發生局部放電時,在變壓器中性點或外殼接地處會產生電流脈沖,并在局放發生位置產生超高頻電磁波和超聲波。

    因此可以通過監測脈沖信號或者捕捉電磁波或超聲波信號來實現變壓器局部放電的在線監測。

    局部放電在線監測,能夠比油色譜監測更能及時準確地反映變壓器內部的放電情況。脈沖電流法抗干擾能力較差但能夠直接測出局部放電量的大小,內置天線的超高頻法具有良好的抗干擾性能,但無法標定放電量的大小。目前局放在線監測尚處于快速發展之中,各種局放在線監測裝置的性能差別較大。

3.4變壓器套管在線監測

    變壓器套管的絕緣結構可看成是由若干個電容器串聯而成,具體如下圖所示:

套管絕緣結構

    其中電容器Cn的一端接地也稱為套管末屏接地。流過末屏的接地電流I稱為泄漏電流。當套管絕緣介質發生劣化時,會引起電容量變化,導致流過末屏的泄漏電流幅值和相位亦發生變化。

    因此可以通過監測套管的電容量、泄漏電流和介質損耗因素來判斷變壓器套管的絕緣狀況。

    變壓器套管的在線監測技術已有 20 多年的研究歷史,一直是國內外研究的重點課題,目前其監測技術已比較成熟,能夠真實反映設備的運行狀況,但是變壓器套管在線監測需要在保證被監測設備安全的前提下提取末屏泄漏電流信號和跟介損和電容量有關的電壓信號。

3.5其它變壓器在線監測手段

    其它變壓器在線監測手段包括繞組光纖測溫、變壓器振動波譜和噪聲檢測。

    變壓器繞組發生絕緣故障時,繞組溫度會大幅度提高?,F階段通過頂層油溫來估算繞組最熱點溫度。變壓器繞組光纖測溫通過將傳感器探頭直接預埋方式來獲得繞組最熱點溫度信號,這種方法得到的繞組溫度數據較為直觀,但是在實際操作中,將傳感器預埋在變壓器繞組內存在一定風險,且預埋點一旦設置后,就很難更改。

    當變壓器繞組通入大電流后,在交變磁場的作用下會產生相應的往復作用力和往復運動,正常情況下,繞組和磁導體是壓緊固定,往復運動量很小,產生的振動和噪聲也相應較小。但是一旦繞組和磁導體的壓緊固定狀態隨原先的振動而變松時,對應的振動位移和噪聲也隨之增大。因此可以通過表面的振動和噪聲信號監測來判斷繞組和磁導體的壓緊固定狀態,但是目前振動和噪聲技術國內外研究還不夠成熟。

四、總述

    目前,變壓器油色譜在線監測、鐵芯接地電流在線監測技術成熟,且監測效果較好,能夠較好的發現變壓器的潛伏性故障,應該大幅度推行。

    變壓器局放在線監測能夠比油色譜監測更能及時準確地反映變壓器內部的放電情況,且技術相對較為成熟,建議在500kV變壓器上重點推行。

    變壓器套管在線監測裝置測量技術成熟,但是在操作過程中需要保證被監測設備的安全,因此建議試點安裝。

    變壓器繞組光纖測溫裝置要將探頭預埋在繞組內部,且現階段技術還不夠成熟,建議等技術成熟后再試點安裝。

    變壓器振動波譜和噪聲檢測技術相對不夠成熟,建議等技術成熟后再試點安裝。

 

 

 

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