有載分接開關(guān)絕緣油在線檢測裝置的研制

朱迎陽

啟東市供電公司 江蘇 啟東 226200

0 引言

有載調(diào)壓變壓器在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著聯(lián)絡(luò)電網(wǎng)、調(diào)節(jié)無功潮流和穩(wěn)定負(fù)荷中心電壓的重要作用，在電網(wǎng)中得到廣泛的應(yīng)用。其中有載分接開關(guān)（On-load Tap Chang OLTC）是調(diào)壓變壓器完成有載調(diào)壓的關(guān)鍵部件，是變壓器高壓回路唯一的運(yùn)動(dòng)部件，其技術(shù)性能好壞與可靠性的高低，對變壓器在電力系統(tǒng)中正常運(yùn)行產(chǎn)生重要影響。

1 目前變壓器有載分接開關(guān)的運(yùn)行情況：

目前，啟東市供電公司運(yùn)行中的變壓器有載分接開關(guān)廠家和品種有：MR （V型、M型）、長征（ZY1A）、華明（CM、CV）型等，它們基本上均用電阻過渡元件。有載分接開關(guān)在帶負(fù)荷快速切換時(shí)產(chǎn)生電弧，絕緣油在電弧的作用下分解產(chǎn)生出游離碳、氫氣、可燃性烴類氣體，切換動(dòng)作將產(chǎn)生微量金屬顆粒。其中游離碳及金屬顆粒帶雜質(zhì)的部分附積在分接開關(guān)絕緣件表面，特別附積在電場集中的帶電觸頭附近，另一部分懸浮于油中，而大部分分解物將被切換到油室箱底。分布在絕緣表面的顆粒雜質(zhì)將降低絕緣件的絕緣強(qiáng)度，懸浮于油中的顆粒雜質(zhì)則影響油的擊穿強(qiáng)度，特別在油中微水含量增加時(shí)，切換油室中雜質(zhì)顆粒的數(shù)量也隨著增多，這將嚴(yán)重地影響分接開關(guān)的整體絕緣水平。

按照有載分接開關(guān)維修導(dǎo)則［1］（DL/T 574—95）的要求，運(yùn)行中分接開關(guān)油室內(nèi)絕緣油，每6個(gè)月至1年或分接變換2000～4000次，至少采樣1次；每1～2年或分接變換5000～1萬次或油擊穿電壓低于25kV時(shí)，應(yīng)開蓋清洗換油或?yàn)V油1次。但根據(jù)國家電網(wǎng)公司有關(guān)狀態(tài)檢修的文件規(guī)定［2］，變壓器本體在評估狀態(tài)良好時(shí)，其停電檢修、試驗(yàn)周期可以延長至4.5年。如以有載分接開關(guān)維修導(dǎo)則為依據(jù)安排變壓器進(jìn)行停電檢修，則變壓器狀態(tài)檢修周期延長沒有意義，如以變壓器本體狀態(tài)評估為依據(jù)，顯然會(huì)使有載分接開關(guān)超周期運(yùn)行，造成有載分接開關(guān)油室內(nèi)絕緣件絕緣性能下降，游離碳和重金屬微粒越聚越多，這將嚴(yán)重影響分接開關(guān)的整體絕緣水平，特別是隨著懸浮在油中的碳粒和微水含量的增加，油的絕緣強(qiáng)度將大大降低，由此而產(chǎn)生分接開關(guān)相間擊穿，嚴(yán)重危及安全運(yùn)行。

如何實(shí)現(xiàn)有載分接開關(guān)停電檢修、試驗(yàn)周期同變壓器本體同步，一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是處理好有載分接開關(guān)內(nèi)的絕緣油。目前在變壓器有載分接開關(guān)上使用的在線濾油裝置，只能起到濾油的作用，絕緣油耐壓數(shù)據(jù)只能通過派人去現(xiàn)場定時(shí)取樣，在實(shí)驗(yàn)室分析來獲得，周期長，時(shí)效性差，難于保證有載分接開關(guān)的安全運(yùn)行。

2 絕緣油耐壓在線檢測裝置的設(shè)想

設(shè)想在現(xiàn)有變壓器有載分接開關(guān)在線濾油裝置基礎(chǔ)上，增加絕緣油耐壓在線檢測功能，實(shí)時(shí)了解絕緣油耐壓數(shù)據(jù)，并且通過配套開發(fā)的軟件，實(shí)現(xiàn)測試數(shù)據(jù)遠(yuǎn)方上傳，使運(yùn)行、檢修人員在辦公室就能隨時(shí)查看絕緣油油質(zhì)情況，從而對有載分接開關(guān)工作狀態(tài)作出評估，控制和消除故障發(fā)生，保證有載分接開關(guān)的安全運(yùn)行。

試制的絕緣油耐壓在線檢測裝置由3個(gè)模塊組成，再配套相應(yīng)的后臺(tái)監(jiān)測軟件，原理框圖如圖1所示：

圖1 為絕緣油耐壓在線檢測裝置工作原理

絕緣油耐壓檢測裝置可以采用市場成熟的產(chǎn)品進(jìn)行改造，根據(jù)國標(biāo)GB/T507-2002《絕緣油擊穿電壓測定法》［3］對絕緣油進(jìn)行在線檢測，全部過程在控制模塊的程序安排下自動(dòng)運(yùn)行，并且通過遠(yuǎn)方通訊，實(shí)現(xiàn)在線油耐壓裝置的遠(yuǎn)方遙控操作，具有自動(dòng)升壓測試、自動(dòng)攪拌、自動(dòng)處理、測量準(zhǔn)確，測試過程安全可靠，測量數(shù)據(jù)能通過變電所數(shù)據(jù)網(wǎng)上傳到供電公司調(diào)度端，在調(diào)度端開發(fā)軟件分析平臺(tái)，對變電所采集到到得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，掌握絕緣油耐壓水平，通過積累的歷史數(shù)據(jù)能對有載開關(guān)狀況進(jìn)行定量分析，提出檢修建議［4］。

3 絕緣油耐壓在線檢測裝置的基本結(jié)構(gòu)

3.1 設(shè)計(jì)思路和工作原理

絕緣油耐壓在線檢測裝置由控制板、常規(guī)油耐壓測量裝置（油杯特殊設(shè)計(jì)改造）、配套油管路、控制電磁閥、排油泵、廢油箱等構(gòu)成，結(jié)構(gòu)原理如圖2所示：

圖2 為絕緣油耐壓在線檢測裝置結(jié)構(gòu)圖

1）控制板在整個(gè)系統(tǒng)中起到主控核心作用，主要控制濾油機(jī)、耐壓儀以及PC機(jī)之間的通信。控制面板硬件分為電磁閥控制部分、耐壓儀可調(diào)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分、高壓電源控制部分、電源穩(wěn)壓部分與PC機(jī)通信接口部分，具備掉電記憶功能，這也是控制板設(shè)計(jì)難點(diǎn)，在保障系統(tǒng)穩(wěn)定可靠工作，避免在意外斷電、死機(jī)等特殊情況發(fā)生時(shí)，不至于整個(gè)系統(tǒng)流程被打亂，給變壓器有載調(diào)壓開關(guān)帶來不良影響。

2）控制原理及過程。一個(gè)正常完整的工作過程為—系統(tǒng)接上電源，控制板主CPU發(fā)出濾油機(jī)啟動(dòng)信號，啟動(dòng)濾油機(jī)并且啟動(dòng)真空脫氣裝置，實(shí)現(xiàn)對油中微粒、微水、氣體的凈化功能（20分鐘后）開排油泵1，8分鐘后關(guān)排油泵1，再打開電磁閥2，使油進(jìn)入測壓儀油杯等待液位開關(guān)檢測到絕緣油滿杯后，關(guān)電磁閥2，停濾油機(jī)。開始絕緣油耐壓檢測：啟動(dòng)攪拌器攪拌油杯中待測油5分鐘再靜置10分鐘，給高壓通電開始升壓直到油被擊穿，記下此時(shí)擊穿電壓，斷高壓電降壓，完成一次測壓過程，循環(huán)此過程5次，取耐壓值平均值即為本次流程所測得的油絕緣強(qiáng)度。

3.2 耐壓儀油杯設(shè)計(jì)思路

原油杯是敞口設(shè)計(jì)現(xiàn)改為密封式設(shè)計(jì)（如圖3所示）。此設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)是隔絕外界環(huán)境如潮濕空氣對絕緣油耐壓值的影響，真實(shí)反應(yīng)有載調(diào)壓開關(guān)絕緣油的耐壓強(qiáng)度。

圖3 為絕緣油耐壓儀新油杯

3.3 進(jìn)、排油的設(shè)計(jì)思路

耐壓儀工作頻率一般為1星期到1個(gè)月測試1次，如果采用每次測壓完成就排干油杯中絕緣油，就會(huì)使油杯長時(shí)間與周圍空氣接觸，而在下次進(jìn)油測試時(shí)空氣中水份會(huì)影響絕緣油的真實(shí)耐壓值。因此采用每次進(jìn)油前，排干上次廢油，這樣能讓油杯與空氣接觸時(shí)間最短，使當(dāng)時(shí)空氣環(huán)境對絕緣油的影響達(dá)到最小。

4 絕緣油耐壓在線檢測裝置的效果檢查

該有載分接開關(guān)絕緣油耐壓在線檢測試制完成后，經(jīng)過反復(fù)調(diào)試，并且經(jīng)過上級部門同意，安裝在35kV新港變電所#2主變上，為驗(yàn)證有載調(diào)壓開關(guān)絕緣油耐壓在線檢測裝置測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確與否，安排啟東市供電公司油務(wù)試驗(yàn)人員到新港變電所現(xiàn)場取#2主變有載開關(guān)油樣，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了比對試驗(yàn)，結(jié)果如表1所示。

從比對試驗(yàn)結(jié)果可看出，有載調(diào)壓開關(guān)新型在線油處理裝置所做絕緣油擊穿電壓值和實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)比較接近，結(jié)果偏差在正常范圍內(nèi)。

試制的有載調(diào)壓開關(guān)新型在線油處理裝置后臺(tái)監(jiān)測數(shù)據(jù)通過變電所數(shù)據(jù)網(wǎng)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)傳，登錄后臺(tái)監(jiān)測軟件客戶端頁面，可正常瀏覽。

表1 有載開關(guān)絕緣油擊穿電壓值比對試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表

4 結(jié)論

1）該絕緣油耐壓在線檢測裝置，是在原有有載調(diào)壓開關(guān)在線油處理裝置上研發(fā)的創(chuàng)新應(yīng)用，它除具備常規(guī)在線濾油功能外，增加對絕緣油耐壓在線檢測，改變了必須到現(xiàn)場取油樣回實(shí)驗(yàn)室做試驗(yàn)才能知道絕緣油耐壓結(jié)果的做法。

2）通過各種先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)、通信技術(shù)、在線監(jiān)測技術(shù)，專業(yè)人員在辦公室通過訪問監(jiān)測軟件即可了解有載開關(guān)絕緣油油質(zhì)好壞情況，而且既能查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，又能查看歷史數(shù)據(jù)（如圖4所示）。從而對有載分接開關(guān)工作狀態(tài)做出科學(xué)評估，控制和消除故障發(fā)生，保證變壓器有載分接開關(guān)的安全運(yùn)行。

圖4 為絕緣油耐壓值歷史曲線（8月24日-10月21日）

［1］DL／T 574—95 有載分接開關(guān)運(yùn)行維修導(dǎo)則［S］.2010.

［2］國家電網(wǎng)科［2008］49號.關(guān)于發(fā)布《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》等七項(xiàng)公司技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的通知［S］.2008.

［3］ GB／T507-2002 絕緣油擊穿電壓測定法［S］.2002.

［4］朱迎陽，趙繼東.變壓器有載分接開關(guān)狀態(tài)檢修的思考［C］.2010年全國輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)交流研討會(huì)論文集，2010：577.