变压器在线滤油技术应用分析

陈思慧,王丽君,高振国（沈阳工程学院,沈阳 110136）



变压器在线滤油技术应用分析

陈思慧,王丽君,高振国
（沈阳工程学院,沈阳 110136）

摘 要：本文首先提出了变压器在线滤油装置的设计方法和技术方案，基于变压器在线滤油机技术原理，分析了在线滤油机整体性能和工作流程及变压器在线滤油装置的结构，分别对外部油循环系统、内部净化系统、控制系统进行研究，并对变压器在线滤油装置的现场应用进行了分析。

关键词：变压器；在线滤油；流速控制；控制系统

1 引言

工业石油的使用范围非常广泛，工业油使用中起到绝缘，灭弧，润滑，隔热，密封、抗燃等作用。但是在长期使用中，由于水分污染，气体污染，颗粒污染，微生物污染等原因，工业油劣化，劣化后的工业油直接影响到设备的运行安全和设备的使用寿命，因此需要对污染的变压器油进行净化。对于用油量小且方便更换的设备，如汽车的机油，机器的润滑油，可以直接补充或更换，但是对于用油量大且更换困难的设备，如变压器等，需要进行停电滤油，停电滤油影响设备的正常使用，需要人工的参与，且不利于生产和电力系统正常的运行。因此本文提出变压器带电滤油，在线滤油不影响生产的需求，且能提高工作效率，实现变压器带电滤油安全作业。

2 变压器滤油机的结构技术分析

绝缘油流量是过滤系统重要的状态参量，流量采集可以主要分为两方面的作用：

（1）通过变压器流量采集可以确定各个阀门的开度，从而使流量达到适合各过滤设备所需的最佳状态，并推算出完成一次滤油所需的时间，防止油流速过大，而导致滤油效率低或者对过滤介质产生过大压力而影响设备的使用寿命。

（2）绝缘油在流动过程因为油和绝缘纸存在摩擦，导致变压器油带正电，而纸板表面带负电中自身带有电荷，且带电荷强度和流速的1～2次方呈正比例关系，因此通过对流量的控制，防止变压器内油流带电引起的局部放电现象，一般将流速控制在0.5m/s以下。

2.1 流量控制技术

在滤油机的常规使用中，一般不需要对流量进行调节，而滤油机流量大小的选择，厂家已根据市场需求，设计了满足不同使用场合需要的流量。

常规滤油机的流量调只能通过手动关闭相应阀门来实现，这种调节流量的方式，调节的范围小，能耗消耗大。因为通过调节相应阀门，并没有改变电机的转速，油泵还是按照正常流速工作，调整球阀后，虽然流量减小，但这种方式使油泵进出口大小与油泵流速不成比列关系，即发电机的电磁功率和机械功率不相等，发电机转速发生变化，造成油泵异常响动，且发电机的定子端部温度升高，影响油泵寿命，而且只能使流量比减小，不能调大。而电机在转速（电磁功率）不变的前提下，输出功率减少，不仅使电机功耗增大，外壳温升提高，降低了工作效率。流速控制装置主要由变频器、流量传感器和PLC组成。通过流量传感器检测出实时流量数据，并将结果传输于PLC控制器，PLC控制程序将实时出油量和所需设置出油量进行比较，通过程序和控制模块进行运算，计算得出所需输出的频率，变频器根据通讯频率数据值输出该频率的驱动电源，驱动交流异步电机，交流异步电机按照该频率驱动油泵，从而控制油泵的输出流量，达到油流的流量可在7L/min-80L/min（误差±0.2L/ min）的目标。

2.2 温度采集技术

在滤油机的使用中，一般需要对油液进行加热，经加热的绝缘油能更好的脱去油液中的水分以及增强油液在通过滤芯的速度，从而提供过滤效率。滤除结束后，因为滤芯为高分子材料，采用物理拦截的方式滤除杂质，致密的结构使油液通过滤芯时会产生一定的压力，为了保护滤芯，延长滤芯使用寿命，同时提高通过效率，也需要对油液进行加热。滤油机带有高温保护装置，当变压器油超过设定值时，变压器报警，以防止过负荷或故障，变压器油在过滤过程中进行了加热，过滤后的绝缘油温度可以超过变压器预设的报警值，为了防止变压器误报警，就需要对滤油机出口绝缘油温度进行控制，采用散热装置，使变压器油温度降低。

为了解决上述问题, 提出的变功率加热方式，变功率加热方式引入晶闸管作为控制器和PID算法对加热趋势进行预测，从而实现对变压器油选择性加热，提高加热效率，防止油温过高等。

3 变压器在线滤油机整体性能设计

针对滤油机在线净油需要解决的关键技术，在深入研究的基础上，提出真空滤油机功能提升及变压器在线滤油研发方案，研究在线滤油外部循环系统，在线净油装置内部处理净化系统，在线滤油自动控制保护系统。

3.1 变压器在线滤油机设计思想

本文拟设计出一种在线滤油装置，此装置包括：

外部油流循环系统由管路、阀门、加热器、换热器等组成。管路与阀门用于控制油流的方向和通断，加热器用于调整进油温度，换热器用于调整出油温度。

内部净化处理系统由排油泵、初滤器、精滤器、真空泵、真空缸、真空表、水泵、储水器和排气部分组成，能对脏污绝缘油实现高效净化。

自动控制保护系统由控制器、变频器、温度传感器、流量传感器等组成，可实时监测滤油装置工况、油温和流量，并进行动态优化调整，以保证带电滤油的安全可靠。

3.2 变压器在线滤油装置的结构

外部油流循环系统由管路、阀门、加热器、换热器等组成。管路与阀门用于控制油流的方向和通断，加热器用于调整进油温度，换热器用于调整出油温度。

内部净化处理系统由排油泵、初滤器、精滤器、真空泵、真空缸、真空表、水泵、储水器和排气部分组成，能对脏污绝缘油实现高效净化。

自动控制保护系统由控制器、变频器、温度传感器、流量传感器等组成，可实时监测滤油装置工况、油温和流量，并进行动态优化调整，以保证带电滤油的安全可靠。

4 变压器在线滤油装置的现场应用分析

4.1 现场应用的概况

抚顺市李石经济开发区某公司，因热力设备用电的特殊性要求，该用户不能中断供电，否则会损坏锅炉等设备。由于经常满负荷运行，导致变压器绝缘油出现老化现象，从油枕的油标观测，变压器油变暗发黑，该厂电工担心变压器存在隐患，所以联系电业试验部门对油进行取样化验。按照国家标准规定，变压器油绝缘击穿电压应该大于45kV，该台变压器油的化验结果仅为19.5kV，不满足国家标准。按照用户需求，2013年12月7日至8日，采用“变压器带电滤油装置”对该台变压器进行15个小时不间断带电滤油。滤油后化验变压器油的结果表明，击穿电压已达到46kV，符合国家标准规定，为变压器安全稳定运行提供了可靠保障，消除了潜在的隐患。

4.2 现场绝缘油的数据分析

本实验针对的是国网抚顺供电公司某变电所，66kv 一号变压器，在2015年3月12日对变压器油采样和2015年3月27日 采用在线滤油后，得到数据如表1：（组分单位：uL/L）

表1

上述数据可得经过在线滤油后变压器油的性能有很大的提升，证明在线滤油装置具有实用价值且效果显著。

参考文献：

[1]任建业,袁滨.在线滤油装置在变压器状态检修中的应用[J].科学之友,2009 (12).

[2]黄锐,王学锦,蔡建辉.220kV变压器在线滤油技术的应用[J].浙江电力,2011(11).

[3]吉瑞,雍丽华.变压器有载分接开关在线滤油机的现场应用[J].电力安全技术, 2010 (05).

[4]吴建蓉,刘华麟.变压器在线滤油技术在贵州电网的运用研究[J]贵州电力技术,2012 (02).

作者简介：陈思慧（1990-），女 ，辽宁开原人，研究生，研究方向：电子工程。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.209