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1、关于国内外变压器油状态处理的综述摘要由于科技进步,特别是传感器技术、 计算机技术和通信技术的进步,变压器油的处理技术也随着电力技术的发展有了长足的进步,从 TBM （Time Base Monitoring ）以时间为基准的监测和处理 (off-line 离线 ),发展为 CBM（Condition Base Monitoring ）以状态为基准的监测和处理(on-line 在线 )。但是对变压器的状态监测技术发展迅速，而对变压器油的状态处理技术不够多。 本文了比较国内外对变压器油的状态处理技术。推荐一种全新的“液体活塞”式的变压器油处理技术。关键词变压器油状态处理综述1，引言目前，我国电力系
2、统的设备都是按预防性试验规程定期进行例行检查和试验，所以设备的缺陷不能即时发现，既浪费人力和财力又不能完全达到预期的效果。近年来，由于计算机技术、人工智能技术、 通信技术和传感器技术的发展，世界上已经开始把以时间为基础的监测 （离线监测、 預防性試验）发展为实时的状态监测（在线监测），尽早的发现设备的缺陷，避免事故的发生，所以状态监测和处理技术已经是电力技术发展的方向。变压器在电力系统中是投资大又很重要的设备， 变压器油是变压器的重要组成部分，它们的安全运行关系到整个电力系统的稳定性和国民经济的发展。我国目前还没有全面开展变压器油状态监测和处理这方面的工作， 但是， 状态监测和处理技术既能即时
3、发现设备的缺陷，又能实时处理，是电力系统降低成本、提高电力系统的稳定性，保证电力系统安全运行的有效措施之一。对变压器油的处理技术不管是离线或是在线处理方法大致分为如下几个方面：A， 过滤和吸附方法B， 加热和真空方法C， 液体活塞后者“液体活塞” 式的对变压器油的状态处理技术在世界范围内是不多见的，只有ALTMANN公司（欧盟，捷克民主共和国）独家采用这种先进技术。它在处理过程中采用适当的真空、适当的温度，仅把变压器油有害的物质排放出去，把变压器油中原有的成分保留下来。所以，这种在线处理方法对变压器油的性能没有任何影响。这种先进技术在上世纪末已经在欧洲开始使用， 现在该技术已经在全世界得到广泛
4、应用， 产品已达 200 台，最长的已经运行了 15 年，安装在世界各地，遍布各大洲，在有关变压器的行业中也有运行，例如在核电站的变压器上运行。可以说这项技术经过长期实践， 已经是一项比较稳定和先进的技术。然而我国今年才开始引进。在湖南省220KV 天顶变电站中安全地运行了几个月。我们对变压器油状态处理技术的综述中不得不提到它。2 过滤和吸附方法对变压器油的处理技术都要采用过滤和吸附方法。吸附方法是连续、强迫地把受潮的变压器油通过滤器的滤芯，吸附受潮的变压器油中的水分， 然后再把干燥的变压器油打回油箱中。这种方法具有价格低,容易安装 ;变压器油的品质能部分恢复;变压器中所有纤维可以有效地干燥而
5、不留下任何应力等优点。但是，这种方法具有处理过程慢；没有脱气功能；运行成本高等缺点。因为吸附方法所采用芯棒的吸附能力相对较小（大约 1.5 加仑）而芯棒相对较贵又不得不经常更换。干燥处理过程还不能有效地控制和监测。由于不能有效地控制和监测干燥处理过程，就可能发生对变压器中纤维的过度干燥，必将导致变压器绕组中夹件的夹紧力的减小，当变压器在受到冲击时，变压器绕组就会发生变形，这种现象是不希望发生的。另外，在处理过程中部分添加剂和天然的附加成分也被吸附掉 ,这对变压器油是不利和危险的变压器油容易老化 ,应尽快予以补救。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - -
6、- - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - 由于不能实现远程监测和控制，用户得不到干燥处理过程的任何信息反馈。所以这种方法采用不多。3 加热和真空方法高真空设备液压功率每小时超过3000 升油加热到 80 度 ,真空保持在0.1 千帕以下 ,加速整个过程 ,尽可能缩短进程. 优点： 过程短， 油中脱气较好， 变压器油不必排放 . 缺点 :干燥效率低 由于 95% 的水储存在纤维材料里水的扩散很慢, 纤维材料里水基本上和以前一样 . 油喷雾法 :变压器的纤维材料在高真空下由热油的喷嘴 (内部安装喷嘴 )加热
7、 . 优点 : 纸和其它纤维材料能有效干燥缺点 : 变压器必须补油高成本 (必需要特高真空罐 ).安装喷嘴变压器必需部分拆卸(必需用吊车 ),由于高温、 .高真空和热油的喷嘴产生的动态应力造成老化绝缘不可逆转的损害的概率高. 纤维材料过度干燥很危险 ,它尚失夹紧力 . 成本高。低频加热法在高压和低压绕组上纸加热加速纤维材料里的水的慢扩散. 低频加热过程是在相对高真空下进行的. 优点 : 在高压和低压绕组上纸能有效干燥缺点 : 变压器必须补油通常需要特殊的罐,仅围绕绕组上纸能有效干燥, 变压器其它纤维材料如 :纸板等不能有效干燥(这些材料通常占有变压器纤维材料40% 以上 ), 高温、 .高真空
8、造成老化绝缘不可逆转的损害的概率高. 纤维材料过度干燥很危险,它尚失夹紧力. 高成本 . 小真空装置：油持久的在高真空或高温下，湿变压器油的湿气或气体被脱去，油又打回变压器里。优点：低价格，容易安装和低运行费用，变压器的绝缘材料在没有任何附加应力的情况下有效的干燥，变压器油不必排放缺点：过程慢， 由于长期使用高真空，连续的、不希望的和不允许的排出了油的轻分馏物。由于高真空和高温， 虽然慢但还是产生不可避免的对油的损害， 干燥的效率不能有效的监测和控制，在绝缘里面的过度干燥的可能性还不能够被排除标准的在线维护程序是用小的真空或小的吸收装置，持久的、长期的与变压器油液压连接，进行干燥、脱气、过滤处
9、理。4 Altmann 湿变压器维护的方法精确诊断在任何干燥过程开始之前进行新的和更精确的诊断，所有的维护步骤和精确的时间表可以得到：1） 用 SIMMS 进行在线测量变压器油的相对湿度和变压器的温度包括评估变压器平衡条件2） 用(TRACONAL)评估可能的测量误差3） 用(TRACONAL)初步的预计最大除水量避免过度干燥4） 用(TRACONAL)在用要求的运行温度下 ,注意要求的Ud 值预计最小的除水量5） 用(TRACONAL)在希望的最大变压器运行温度下,注意最大的除水量来预计最小的除水量6） 用(TRACONAL)评估油中杂质的影响湿变压器的维护的有效部分这意味着用VS-06变压
10、器油在线处理装置进行干燥、脱气、过滤VS-06变压器油在线处理装置-从一个湿变压器里连续干燥。湿气、 气体和固体杂质在合适的真空下被除去,油又被打回变压器里优点 : 容易安装，变压器所有的绝缘材料在没有任何附加的情况下有效的干燥，油不需要排放，没有油之间的轻微摩擦，在高真空和高温下 (仅采用适当的真空和温度),对变压器油没有任何损害，制造商和用户能够可靠的(日常)远方监测和控制干燥过程的效率，干燥器的参数设定排除了纤维绝缘材料的过度干燥，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第
11、 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - 连续测量除去的水量，除去的水收集在外部水罐里，用除去的水量容易控制和修改测量的精度，由于参数反馈到用户容易最佳化干燥过程。缺点 : 慢的干燥过程较高的产品价格在有效的维护以后必须长期保持变压器所达到的参数,用 TRAFOSEAL专利密封技术来进行相应的保护性维护新的专利密封技术是用变压器油单独作为很有效的密封原件,冷的 -饱和气体 储油柜里的污染油被在TRAFOSEAL里由于两油之前的温差自然形成的热分层膜与主油罐里的热油分离。油热分层形成一个很薄的水平的不可破坏的自然薄膜 ,它分开了TRAFOSEAL上半部的热油和底部的冷油. 这自然
12、膜是相当有效的停止了储油柜里的油冷的油气体和被污染的水和主油箱的热油混合. 优点 :低价格，很容易改变任何自由呼吸式的变压器成为密封式的变压器，主油箱和储油柜没有必要进行任何基本的修改，限制了氧气和水的侵入，基本减少了纤维(油 )的氧化和相对老化程度， 有效的延长了变压器的寿命，没有必要再进行维护。6 变压器在线滤油装置的要求a.工艺要求：适当的温度和真空变压器油在线处理装置采取的工艺都是对油进行真空加热处理使其达到我们所希望的目的， 但是真空太高在脱气的同时也把油中有益的自然附加成份和人工放入的添加剂一起排出去，造成对油的伤害；若真空度太低又不能把油中有害气体排出；另外，若加热的温度过高会对
13、油的特性产生永久性的破坏， 若温度太低又不能把油中的水分排出。 所以， 我们应该在油处理工艺中采取适当的温度和真空。另外， 变压器油中的水分 98%都存在纤维里， 随着温度的变化水分会在油和水之间移动。所以油处理的工艺过程就是在真空、 温度和水分之间找到一个平衡点来满足工艺要求。b.质量要求：处理的结果应达到新油的标准. 变压器油在线处理就是脱气、脱水和过滤，油中的气和杂质应当是尽量地排出去，它们的含量越少对变压器越有利，但是对油中的水不能认为越低越好，因为变压器的绕组不能过度干燥，因为绕组过度干燥的话，绕组中的绝缘会收缩变脆，变压器绕组上的夹件会失去夹紧力，这样绕组在外应力的作用下会产生变形
14、， 这是我们不希望看到的结果。所以， 油中的水量应保证不低于5ppm。c.安全要求：保证变压器的稳定和安全运行在变压器油处理过程中，油处理装置绝对不能在本身的处理过程中产生有害的气体如乙烷、乙炔等。这样是对变压器很不利的，会对变压器的安全运行带来不利的后果。另外， 油处理装置的运行过程中不能引起变压器的所有保护发出信号，甚至引起跳闸，发生安全事故，这是绝对不能允许的。再者，油处理装置运行中要保证油的流动不会在变压器内产生油流带电的结果。d.稳定性的要求：保持油的特性的稳定性变压器油经过在线装置的处理后应该达到相对长期的稳定性。虽然，高真空和高温度的处理装置能够在短期内达到很好的效果，但是对变压
15、器油的特性造成了不可逆转的伤害，所以很快油质又会变坏。为了保持油的特性的长期稳定性，油处理装置要做很多工作，来达到这个要求。ALTMAN公司生产的VS-06 变压器油在线处理装置基本上能满足上述各种要求。该装置处理完后的变压器油的成分仍然与处理前保持相同,它能实现长期有效的稳定.同时 ,该公司为了保持油特性的长期稳定性，还发明了一种专利技术变压器密封技术，这种技术可以让在线处理的结果相对长期地保持稳定。7 国内外变压器油状态监测和处理技术的概况和发展方向对变压器油的状态监测技术在国外开始于上世纪80 年代，国内稍晚开展这类工作,当年电力部科技司力排众议,召开过全国第一次在线监测会议。在全国电力
16、系统积极开展在线监测。 在电力设备上首先开展在线监测是避雷器的泄漏电流,它相对来说比较简单,容易实现 .在变压器上最先开展在线监测名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - 项目是局部放电的超声波定位，对变压器油最先开展在线监测项目是气相色谱在线监测装置，由于当时科学技术水平的限制,对电磁环境的强干扰,在软件和硬件方面还没有很好的处理方法。 近年来，由于计算机技术、人工智能技术、 通信技术和传感器技术的发展，世界上已经开始把
17、以时间为基础的监测（离线监测、預防性試验），即我国采用多年的计划检修和试验发展为实时的状态监测（在线监测） ，由于在线监测具有实时性和连续性等特点， 能及时发现被监测设备存在的故障，尽早的发现设备的缺陷，避免事故的发生， 所以状态监测和处理技术已经是电力技术发展的方向。状态监测技术已在变压器气相色谱分析和局部放电中得到应用，以变压器气相色谱在线监测装置为例，开始仅能分析氢气的含量，现在可以监测变压器油中永久性气体和烃类气体等11 种组分的含量变化，并以油中气体总量、可燃气体总量和油各气体浓度显示分析结果。据统计资料，气相色谱在线分析已经避免了大约50%的事故的发生。但是，状态监测技术目前还不能
18、覆盖变压器的全部测量技术，其他技术状态监测和处理技术正在国内外蓬勃发展，在线监测在变压器上大多数产品只能监测67 种气体成分外，现在还有监测油中微水、 油温等指标。 随着科学技术水平的进步，不断出现新原理、新材料和新产品，进一步提高产品的可靠性、准确率、灵敏度和稳定性等。德国研究者提出状态监测的关键是要更多更有效的数据来评估变压器缺陷的危险性及估计变压器的剩余寿命，这靠将来使用更多的状态监测装置增加统计数据建立数据库，所以要积极推广在线监测技术。俄罗斯 2006 年引进 R-1500 型状态监测装置对变压器所有的部件进行监测，两年来运行证明功能合适并与变电站网络兼容，能够给出变压器精确的、实时
19、的信息。日本在实际应用变压器油中溶解气体分析的基础上， 电力技术协会建议对油浸电力变压器制定评估标准和诊断程序，为了确定变压器的事故状态，新的检测技术如频率响应分析、 极化和去极化测量技术都在被开发和引入， 特别是频率响应被指定为测量绕组扭曲和移动等问题的高灵敏度技术，用来监测变压器承受大短路电流的状况和现场有大地震时变压器的情况，另外，和频率响应技术一起应用的如电容测量、局部放电的测量等，能提高可靠性和精确度。韩国电力科学研究院做了大规模复杂的基础研究。 2006 年在韩国还召开了世界的状态监测和诊断会议，会上各成员积极的交换彼此正在开发的技术和处理经验，这种相关技术的讨论与交流对各国相关技
20、术的发展是相当益处的。 今年在北京我国华北电力大学也组织召开了第二次会议。状态监测技术的发展方向是进入数字化的一次设备， 再进一步与数字化的二次设备共同完成信息处理，同一通道， 最后形成数字一体化的设备。成为管理和维护变压器的状态监测和处理系统。当然，变压器的状态监测和处理装置已经有了长足进展，但是它还有很长的路要走。变压器油在线处理装置也属于状态监测和处理的范围， 它应该与世界上对状态监测和处理的要求同步。我国和俄罗斯，德国，印度，日本，韩国等都提出必须解决以下问题：A.仪器的质量需要改进：精确度，可靠性，稳定度，持久性，兼容性等；B.专家系统需要长期收集、分析、判断、应用、改进的过程，能够
21、给出精确的，实时的变压器的信息， 目标是更精确的解释测到的结果；C.从发展的观点来看，应该调查基本的物理现象，一个现象可能有多种原因，必须认真分析综合判断，制定规程，推广应用，过去的老规程，老经验难以打破，没有规程难以推广， 日本和中国已经开始制定了在线监测的有关标准。8 结论变压器油状态处理在国内外已开展多年,技术上已基本成熟,我们推荐的捷克VS-06变压器在线处理装置，它已生产100 多台 ,安装在世界各地,最长的运行时间达标15名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4
22、 页，共 7 页 - - - - - - - - - 年。 我们国家由于种种原因起步较难,近几年来，由于科学技术的发展，国外这方面的先进设备也先后被引进，促进了状态处理技术在我国的发展。但是，要推进这项技术会遇到传统观念的挑战，状态处理技术本身在电力系统中具有特别重要的意义，最终会受到好评和推广。参考文献：All in Proceedings of 2008 International Conference on Condition Monitoring and Diagnosis 1. Recent Progress and Future Perspective on Condition M
23、onitoring and Diagnostic Techniques for Power Equipments in China p1 Chengrong Li,Zhiguo,Zhong Zheng 2. Insulation Condition Assessment of Power Equipment in Electrical Assets Based on On-Line Monitoring of Partial Discharges p7 G.C.Montanari,A.Cavallini 3. Recent Progress and Future Perspective on
24、Condition Monitoring and Diagnostic Techniques for Power Equipment in Japan p13 Hitoshi Okubo 4. Recent Progress and Future Perspective on Monitoring and Diagnostics for Power Equipment in Korea p19 Kyu-Bock Cho,Kee-Joe Lim,Dong-Sik Kang,Hyun-Hoo Kim,and II-Keun Song 5. Condition Monitoring and Diag
25、nosis of Power Transformers p894 E.Gockenbach,H.Borsi 6. Transformer Condition Monitoring p1012 V.Rusov,S.Zhivoderinikov Russia名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - -
