变压器免维护呼吸器在变电站的应用

摘要：变压器是电力系统中非常重要的电气设备，油枕所连接的呼吸器如果对空气中水分滤除不彻底，极易造成油枕胶囊内水分的积聚。文章选用一种在线加热烘干硅胶颗粒方式的变压器免维护自动吸湿设备作为试点，为变压器安全运行维护提供技术依据，从而提高电网运行的基础管理水平。

关键词：变压器；免维护呼吸器；变电站；电力系統；电力设备 文献标识码：A

中图分类号：TM41 文章编号：1009-2374（2017）03-0055-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.03.024

目前变压器普遍使用的是传统型呼吸器，依然沿用通过运检人员利用肉眼观察硅胶颗粒的变色来判断吸湿能力的好坏，运检人员的主观判断对事物起决定性作用，虽然明确了当变压器呼吸器硅胶变色超过2/3时就应当对变压器呼吸器硅胶进行更换，但是仍然无法准确量化硅胶颗粒在变色到什么程度的时候吸附能力会下降多少这一指标，且运检人员技术的熟练程度有高有低，肉眼的观察识别也差异很大，有些厂家和个人也对相关方面进行了研究，通过对硅胶过滤后的空气水分进行检测或对硅胶重量进行实时判断，通过嵌入式计算机进行控制、检测和信息传输来自动控制加热，以便去除硅胶中的水分含量。

1 技术现状分析

1.1 现国外研究机构对变压器呼吸器的研究情况

多年来根据国外的学术研究和实际应用，认为对经过硅胶吸湿后的空气水分含量检测来判断硅胶的吸湿饱和程度是目前应用最普遍、最广泛、最有效的方法。但是这种检测方法还是不能直接定量反映硅胶吸湿饱和度，仅仅定性的通过间接方式感知硅胶吸附能力已下降，需要采取措施进行脱水处理。

目前MR公司有解决此类问题的类似产品，其采用了测湿检测原理来判断硅胶受潮程度，而且硅胶使用了白色硅胶（非变色）。缺点为测湿传感器在湿度饱和（冷凝成水滴）时传感器易失效，白色硅胶无法让用户通过感官判断出是否有吸湿效果，对其脱水再生过程也无法验证。

ABB公司也有解决此类问题的类似产品，其采用了双管结构，工作时通过电磁阀让其中一只管连接胶囊呼吸通道，另一只管进行脱水再生。缺点是由于体积大、重量大，价格较高，不适用于现场传统吸湿器的替换

改造。

1.2 现国内研究机构对变压器呼吸器的研究情况

国内一些企业完成了免维护吸湿器的开发设计，设备通过基于在线称重测量的方式，建立硅胶颗粒的吸湿饱和模型和加热脱水与时间模型，运用模糊控制理论，达到理想指标空气干燥处理和科学脱水处理。为保证变压器附件设备和变压器本体同寿命，设计中使用了加固型军品级微处理器和VxWorks操作系统设计，使用高稳定的检测和执行元件，真正意义地实现了变压器吸湿器的免维护，有效提高现场工作效率及安全性，对提高电力系统供电的可靠性具有重要意义。

1.3 更换传统吸湿器目前存在的两种观点

更换主变压器吸湿器硅胶对瓦斯保护到底有什么影响，目前在电力系统内还没有一个统一的认识。对运行中的主变压器更换吸湿器硅胶，在更换硅胶的过程中要将重瓦斯保护由跳闸改投发信，这一点认识基本一致，但是对硅胶更换完毕后重瓦斯保护应如何投切的分歧就比较大。

一种观点认为更换主变压器呼吸器硅胶后将有可能造成瓦期保护误动作，因此硅胶更换完毕后应经24h试运行（试运行过程中重瓦斯保护投发信）方能将重瓦斯保护由发信方式改投跳闸方式；另一种观点认为主变压器呼吸器硅胶更换完毕后对重瓦斯保护已经没有影响，因此更换硅胶的工作完毕后就应将重瓦斯保护改投跳闸方式。

目前云南电网有限责任公司楚雄供电局主要采用的方式为更换硅胶前向调度申请将重瓦斯保护连接片退出改投信号方式，更换硅胶完毕后向调度申请将重瓦斯保护改投跳闸方式，量取重瓦斯保护连接片一端带有-110V电压，另外一端不带电压后，投入重瓦斯保护连接片。

1.4 变压器呼吸器的应用现状

楚雄供电局现有的呼吸器为拆卸式有机玻璃容积硅胶罐和非拆卸式的硅胶罐，其中拆卸式的呼吸器在更换硅胶的过程中需要运行人员对更换流程及螺丝的紧松程度要求比较高，否则极易造成有机玻璃的损伤，整个更换过程耗费时间比较长，当更换的次数较多时还会导致呼吸器部件连接处密封不良，使湿气未经硅胶过滤，直接进入变压器油枕中，可能造成变压器油受潮；非拆卸式的呼吸器虽然能避免拆卸式呼吸器的不利因素，但在更换硅胶的过程中，由于倒入硅胶的罐口比较小，造成硅胶洒落，污染环境。

现有64座变电站，2015年期间更换硅胶总次数为178次，更换硅胶总重量为541kg，特别是在雨季由于空气潮湿程度较大，更换的频次也相对更多，需要投入的人力、物力成本比较高，特别雨季山区道路坍塌落石较多，交通风险压力大。

2 变压器免维护呼吸器的工作原理

JY-MXS系列免维护呼吸器安装在油浸式变压器储油柜上，当变压器由于负荷或环境温度的变化而使变压器油的体积发生胀缩，迫使储油柜内的气体通过免维护呼吸器内的干燥剂进行呼吸，以清除空气中的杂物和潮气，保持变压器或互感器内的变压器油的绝缘强度。并且当长时间使用，干燥剂受潮后，免维护吸湿器具有自动加热功能，自动除去干燥剂中的水分。系统主要由过滤桶、玻璃筒、过滤桶主轴、称重传感器、温湿度传感器、加热芯、控制板和硅胶组成，当油枕吸进空气时空气通过烧结的金属过滤网，进入吸湿器内部。烧结金属过滤网对空气中的灰尘进行过滤，经过滤后的空气流经干燥室，空气中的水分被干燥剂充分吸收，达到干燥空气的目的。硅胶颗粒的吸湿饱和程度由安装在吸湿内部的称重传感器进行测量，当干燥剂饱和指示超过设定值时，干燥剂通过安装在干燥室内的碳纤维加热元件进行烘干，烘干过程中所产生的水蒸汽通过对流向四周扩散，通过金属网到达玻璃管，并在玻璃管上冷凝，冷凝的水珠沿玻璃管流向安装在底部的金属法兰，并流出吸湿器，若湿度传感器出现故障时，控制盒内还设有定时控制器，可按照预定的时间间隔对干燥剂进行加热控制，使呼吸器达到免维护的目的。

3 变压器免维护呼吸器的应用

楚雄供电局选择了110kV东郊变电站和110kV西郊变电站两座分布区域不同变电站，在两座变电站的1号主变有载調压装置和本体呼吸器上加装了JY-MXS系列免维护呼吸器，通过1年多的运行分析，运行人员未对110kV东郊变电站1号主变有载调压装置及本体的呼吸器更换过硅胶，而110kV 2号主变本体呼吸器进行了5次硅胶更换，共更换了15kg硅胶，有载调压装置呼吸器进行了6次硅胶更换工作，共更换了6kg硅胶；同样运行人员也未对110kV西郊变电站1号主变有载调压装置及本体的呼吸器更换过硅胶，110kV 2号主变本体呼吸器进行了3次硅胶更换，共更换了9kg硅胶，有载调压装置呼吸器进行了5次硅胶更换工作，共更换了5kg硅胶。

从这段运行时间对加装的免维护呼吸器运行状态和抽检情况看，变压器免维护呼吸器的各项功能运行正常，在硅胶颗粒吸湿饱和到一定程度时，硅胶颗粒内的加压器能及时通过传感器信号启动，对颗粒进行干燥除湿，且控制器通过6个月的称重变化的历史记录，得出硅胶受潮规律后，实现了称重和定时两种控制策略相结合的运行方式，减少我局相关工作人员的劳动强度，提高我局的管理自动化水平，提高竞争力，具有一定的经济和社会效益。

4 结语

综上所述，在变电站内变压器有载调压装置及本体上采用免维护呼吸器器，具有通过传感器驱动加热芯对饱和的硅胶进行加热除湿、通过通信功能远传监控人员进行实时监测、具有自诊断功能便于维护的功能，认为能取代传统的变压器吸湿系统，能完全满足变压器的吸湿问题，真正意义上实现了变压器呼吸器免维护，而且由于不存在更换硅胶，因此对变压器呼吸器硅胶更换完毕后重瓦斯保护应如何投切的分歧也就迎刃而解。

在变电站内使用免维护呼吸器，可使楚雄供电局在线监测变压器附件的运行状况，及时把握设备的运行信息，在设备发生故障前采取相应的预防措施，避免潜在危险存在的情况下变压器依然满负荷运行，弥补该局变压器传统呼吸器不能在线监测的空白，同时也大量减少人工使用成本、定检费用，更好地实现废物循环再利用，一定程度上杜绝了变压器因小的附件故障导致重大安全事故发生的可能性，使该局能更有效、科学地安排生产检修计划，节约不必要的开支，保证变压器可持续安全运行，达到增产、增效、安全、环保的目的。

参考文献

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华中科技大学，2011.

作者简介：尹洪朗（1985-），男，云南楚雄人，云南电网有限责任公司楚雄供电局助理工程师，研究方向：变电运行。

（责任编辑：蒋建华）