压力特高的变压器怎么完结在线监控？
在线监测技能经过数十年的研讨和实践，现已呈现出快速打开的趋势，部分的老练产品正逐步向电网设备推行和使用，并涵盖了首要的电气设备。其监测状况量以绝缘状况量为要点，并打开到机械量、化学量等，有助于设备状况全面监测的状况量。树立合理、牢靠的特高压主变压器在线检测系统，有利于运转人员实时了解主变压器的运转状况，一起为状况检修供给根据，及时发现变压器毛病，可大大加强变压器运转的牢靠性，进步特高压电网的安全运转水平。
2 特高压沟通工程主变压器的结构特色
1000kV晋东南-南阳-荆门特高压沟通实验演示工程主变压器选用单相、自耦变压器，冷却办法为OFAF。晋东南、荆门变主变首要参数如下：额外容量：1000/1000/334MVA，额外电压：1050/
/525±4×1.25%/
/110kV，衔接组别标号：YNa0，d11，接地办法：高压侧中性点直接接地。
特高压主变压器电压等级高、调压线圈的容量大，选用中性点调压办法，可是中性点调压导致低压绕组电压动摇大，而且调压方向与低压绕组运转极性相反，需在低压绕组增设补偿变。毛病发作概率增大，经过牢靠的在线监测设备来初步判别主变的运转状况显得尤为重要。
3 特高压变压器的在线监测系统的剖析及装备主张
3.1 油中溶解气体的在线监测
（1）油中溶解气体剖析
主变压器前期毛病监测设备监测的油中首要毛病特征气体是氢气和一氧化碳。跟着运转时刻的添加，电力变压器内的绝缘油和有机绝缘资料在热和电的长时刻效果下会逐步老化和分化，并发作少数的氢气、烃类气体以及一氧化碳、二氧化碳。这些气体大部分溶解在变压器油中。当变压器内部发作潜伏性过热或放电毛病时，这些气体的产气速率就会添加。如图1所示，氢气在变压器油温比较低时已发作并跟着温度的升高呈线性添加。一氧化碳跟着固体绝缘物的温度升高，也相同呈线性添加。因而，将氢气、一氧化碳作为变压器前期毛病的特征气体。
图1 固体绝缘物质热击穿时发作气体与温度的联系
油中溶解气体的监测根据测验目标分类如下：
1）测单组分氢气
从绝缘油的分子结构上可以看出，当设备内部呈现毛病时，油分子遭到损坏，无论是电的仍是热的毛病，均会在油分子损坏的进程中发作许多氢气，因而氢气的添加是绝缘劣化的预兆，适于毛病的初期监测。
2）测可燃气总量（TGG）
在每台变压器里都会或多或少地含有必定量的可燃气体，即便是新投入运转的变压器也不破例。但当可燃气总量呈现反常添加时，则标明有产气源即毛病存在。总可燃气含量添加和单一组分氢气添加相同，不能清晰毛病的性质，但挑选恰当的检测器作为毛病的初期警报，也是简便易行的。
3）测各组分的独自含量
有的仪器丈量甲烷、乙烷、乙烯、乙炔四个组分的含量;有的仪器丈量氢气、甲烷和一氧化碳三个组分的含量。有的仪器丈量包含氢气、一氧化碳及四个烃类的六个组分含量，乃至包含二氧化碳在内的七个组分的含量，因而称为多组分监测。
别的，变压器油的水分含量（简称微水）是影响变压器的牢靠性的一个十分重要的目标。在线微水监测以电容为灵敏元件，使用变压器油中油和水的介电常数不同，不同含水率对应着不同的介电常数，经过检测电容的改变量，可以核算出水的含量。
（2）油中气体在线监测完结计划
选用毛病特征气体在线监测手法可以战胜传统离线油中在线气体办法实验周期长，从取样、运送到丈量等环节多、操作繁琐的缺陷，能在线持续监测油中溶解气体组分，供给完好的趋势信息，对及时发现潜在毛病，进行寿数猜测，完结状况检修具有明显的效果。
特高压沟通实验演示工程在主变本体邻近加装氢气传感器和多组油中气体剖析两套设备，来完结对油中气体进行实时监测。
图2 油中气体的在线监测计划
图3 油中气体的在线监测模块
3.2 铁芯接地电流在线监测
变压器铁芯担负着电-磁-电转化的重要环节，是变压器最重要的部件之一。变压器在运转中，铁芯叠装工艺欠佳、振荡冲突、导电杂质等原因，可构成铁芯级间短路，而导致放电过热和多点接地毛病。假如铁芯或夹件有两点以上接地时，则接地址间会构成闭合回路，链接部分磁通，构成环流，发作部分过热，乃至烧坏铁芯。在极点的状况下，会损坏绕组绝缘，构成变压器损坏。
因为变压器铁芯接地电流的巨细随铁芯接地址多少和毛病严峻的程度而改变，因而，预防性修理中，国内外都把铁芯接地电流作为确诊大型变压器铁芯短路毛病的特征量。
铁芯或夹件接地电流数量级在几十毫安到几安培乃至更大，检丈量程比较宽，首要是电阻性电流，因而丈量技能的完结相对比较简单，一般都作为变压器状况监测的常选项。对铁芯接地电流的丈量，被测的电流信号在变压器铁芯接地引线使用穿芯电流传感器取样丈量。
3.3 部分放电在线监测
变压器部分放电是指变压器绝缘内部存在的气泡、裂纹或杂质等在外施电压下发作的部分、重复的击穿和平息现象。变压器假如带着一处或多处部分放电毛病长时刻运转，这些弱小的放电及其引起的一些不良反映，将会导致变压器绝缘的敏捷老化，铢积寸累就有或许导致整个绝缘被击穿。部分放电的进程，除伴跟着电荷的搬运和电能的损耗之外，还会发作声波、发光、发热以及呈现新的生成物等，部分放电特性是衡量电力变压器绝缘系统质量的重要目标，高压变压器在设备后的交代实验中，也需求经过现场部分放电实验的查核;在运转中发现油中含气量等超支时，一般也要做部分放电实验进行检查。
变压器部分放电在线监测就是在设备运转时进行部分放电的接连监测，主张特高压主变压器部分放电选用UHF特高频法。UHF特高频法是近年来打开起来的丈量技能，它选用丈量内绝缘危险在运转电压下辐射的电磁波来判别内部是否发作部分放电，UHF特高频法的最大长处是可有用地制背景噪声，如电晕等发作的电磁搅扰。UHF信号频率高，具有很强的穿透性，在经过绝缘子时，可以经过接缝抵达外部，因而可在变压器外部丈量内部的UHF信号。
图4 UHF传感器的设置和输出信号
3.4 套管的在线监测
沟通电压效果下流过套管的电流I由电容电流重量IC和有功电流重量IR组成。介质损耗角正切值（tanδ）即介质损耗因数，是反映绝缘介质损耗程度的特征量。tanδ仅取决于资料的特性而与资料尺度、形状无关，所以tanδ作为反映设备绝缘状况的参数是十分适宜的。此外，流过介质的电流I及介质电容量C也是反映设备绝缘状况的重要特征参数，因而归纳监测tanδ、I和C可以全面地了解设备的绝缘状况。
监测特高压主变压器套管的绝缘状况，有必要提取设备的末屏电流信号，可选用穿心式结构的电流传感器来丈量。
图5 套管在线监测设备设置示例
3.5 油温、绕组温度的在线监测
经过在特高压主变压器本体内装设油温、油位传感器，在线圈里预埋温度探测器，可完结油温、绕组温度的在线监测。经过监督油位实测值和均匀油温，可使漏油在初期阶段发现。
（1）油温监督
以均匀油温（=（上部油温+下部油温）/2）为根据断定
（2）油位监督
以油位值及油位差为根据断定
核算油位=a&TImes;均匀油温+b
油位差=实测油位-核算油位
4 特高压主变压器在线监测系统的完结
4.1 在线监测系统结构系统
根据特高压主变压器监测目标数量大、设备涣散等特色，在线监测系一致般选用总线式的分层分布式结构，这种结构有杰出的抗搅扰性、可扩展性和全体功用。首要由在线监测终端、通讯操控单元和主站单元组成，完结在线监测状况数据的收集、预处理、通讯、后处理及存储办理功用。
图6 在线监测结构系统
（1）在线监测终端
在线监测终端首要完结被监测参数的收集、信号调度、模数转化和数据的预处理功用，被设备在被监测主变压器的本体上或邻近，在线监测终端的精度及安稳性是保证整个监测系统有用性的关键环节。
（2）通讯和操控单元
通讯和操控单元首要完结监测数据的传输，光纤传输不受电磁搅扰的影响，一起可完结有用的电气阻隔，因而是较优的传输介质。通讯办法的中心部分是通讯协议，关于监测系统的进程数据的传输，宜选用满意监测数据传输所需求的、规范的、牢靠的、兼容性好的、适用于工业现场的通讯协议，便于在变电站内构成一致的监测数据的办理渠道。这样在选用不同状况监测参数、不同状况监测厂家的监测终端时，仍可坚持状况监测系统运转的接连性。别的，适应于状况监测数据量相对比较大，以及传输的实时要求，对通讯速率也有较高的要求。因而，关于在线监测系统，主张选用通用的61850协议经过以太网完结与各终端的通讯，并完结终端数据的处理功用。
（3）主站单元
主站单元一般坐落变电站主控室，经过通讯和操控单元及工业操控总线完结对现场监测数据的收集和传输，并具有本站的监测数据库。主站单元硬件上一般包含一台或多台工业操控核算机及外围设备，与通讯和操控单元的接口，以及与其它数据网络的接口。主站系统是全系统的中心，它的安全性和牢靠性直接影响全系统安稳运转，因而，电源应选用UPS独立供电，通讯模板应选用杰出阻隔办法，以防止因为反常搅扰电压损坏主机。还应有防止主机死机的杰出办法。
主站的中心部分在于其软件系统，它担任整个系统的运转操控，接纳监测数据，并对数据进行处理、核算、剖析、存储、打印和显现，以完结对监测到的设备状况数据的归纳确诊剖析和处理。主站还可完结对监测设备类型进行权重分类，对不同监测参量进行权重分类。由此进行归纳的状况信息打分判别，终究宣布状况信息提示（如正常、报警等）。
4.2 确诊系统
系统不只在线监测油中气体、微水，一起也监测电流电压、油温、分接开关状况、套管、线圈过热门和局放等，对变压器进行全方位的监测和进行毛病确诊，一起与其他系统进行数据交换。确诊系统用已有的数学模型，首要针对变压器和高压电抗器树立绕组温度、微水和气泡模型、绝缘老化模型、冷却系统操控模型、分接开关温度模型等用于判别设备绝缘的老化和劣化状况，以判别变压器的毛病类型并承认是否报警。
5 长治站数据及事例剖析
特高压沟通变压器进行ACLD实验预调试及正式实验时，申请了站内500kV系统停电，正式实验时还中止全站用电施作业业，全力消除外界环境搅扰对实验的晦气影响。在部分放电实验后24 小时后进行色谱剖析发现本体变上部油样有1.36μl/l 的乙炔含量添加、中部油样有2.29μl/l 的乙炔含量添加、下部油样未发现乙炔。关于1000kV充油设备，绝缘油中乙炔含量的留意值为1ppm。当设备油中乙炔含量超越1ppm时，并不阐明设备内部必定呈现毛病，设备不需求马上退出运转，在系统调试和试运转期间投入在线监测设备进行状况监测，随时把握设备状况，并作为承认下一步决议计划的根据。
特高压沟通实验演示工程自2008年12月30日22时通电试运转，2009年1月1日至2009年2月24日的在线监测数据如图7、8所示。
图7 主变A相主体变H2、CO改变趋势图
图8 主变A相主体变烃变类气体化趋势图
从图7、8可以看出，跟着系统调试和试运转的进行，乙炔含量稳中有降，保证了系统调试和试运转的正常进行，现在该相变压器已正常运转1年7个月，没有在发作乙炔含量超支的现象。
2009年1月22日，南荆I线A相高抗的油在线监测设备呈现毛病报警，两设备“service”灯常亮，A相高抗油在线监测设备组织箱内积存许多绝缘油，原因为油脱气模块Manifold存在严峻漏油，而且绝缘油已进入气路并在气路中冷凝，致使气路彻底阻塞。将Manifold模块全体替换后，设备运转正常。
2009年2月4日下午，运转人员发现监控后台的变压器油在线监测系统中A、B两相遥测数值不能主动改写，其时油在线监测就地设备至维护小室高抗油在线监测屏内主机通讯正常。原因为站用电切换中，在线监测设备断电后与后台通讯会中止，后台再次与在线监测设备树立衔接但设备没有及时回复报文。处理办法为将装备问询的时刻与次数添加，使衔接树立;一起为彻底处理掉电重启问题，将在线监测设备电源改为不间断电源。
2009年6月24日2点，变压器B相在线监测乙炔数据为2，6点康复为0，为了进一步承认，当天上午取油化验。数据显现，变压器B相乙炔安稳在0.1ppm左右，没有大的跃变，在线监测数据反常增大原因或许为抗搅扰才能不强。
6 定论
本文从安全牢靠有用的视点动身对特高压主变压器的在线监测系统进行了讨论，并提出特高压变电站主变压器在线监测系统的装备及其结构系统的主张，在线监测系统的树立，将对主变压器的状况进行归纳的全面的剖析，将为特高压主变压器的状况点评供给坚实的根底。
变压器的寿数预估该怎么进行？
变压器寿数点评是以变压器在各种负荷及周边环境下多个生命体征为根底量，进行其寿数损耗或寿数损耗预期的核算与剖析，为供电企业拟定科学的运转、检修战略供给根据。然后统筹处理好安全、寿数和周期本钱三者的联系，完结变压器财物的全进程、精益化办理［1-4］。将变压器寿数点评归入状况点评，结合其他状况量，可以对该变压器实践的生命体征做出愈加精确的判别，以此为根底的状况检修战略能更有用进步变电设备的安全运转牢靠性。针对老旧变压器，不同运转工况及不同运转环境将更大程度的影响其生命丢失，这种状况下充沛考虑变压器的寿数点评，将更有利于直接把握老旧变压器的生命体征，然后拟定出契合不同运转寿数的变压器的检修战略，更好地处理电网内老旧变压器的运转问题。
本文根据PTLoad软件打开了变压器寿数点评的研讨，并进行了实例剖析。
1 变压器寿数点评
对电力变压器进行寿数点评选用多种核算形式。首先是在得到某天24小时的环境温度和负荷数据根底上，核算电力变压器对应的油温、热门温度以及是否发作气泡;其次，在一段时刻的数据，包含环境温度，负荷状况等的根底上，打开寿数损耗核算，核算成果是这台变压器剩下的使用寿数，这可为延伸变压器使用寿数供给十分重要的根据。此外在线路或变压器呈现紧迫毛病负荷急剧添加时也可以经过核算来取得重要定论，如变压器呈现的最高温度以及气泡是否构成，以上几种形式所得到的剖析核算成果归入寿数丢失等级进行考虑。
2 实例剖析
110kV荔枝巷变电站是坐落成都市中心区域的重要变电站，首要向春熙路的商业中心区供电，1、2号主变均为进口主变，1987年投运，运转时刻较长，从2007年开端主变本体油逐步呈现劣化，油酸值添加、pH值大幅下降，油介质损耗因数不合格，油色由淡黄变至棕赤色，后经中试所对油中抗氧化剂T501含量及油中糠醛含量进行了测定，测定成果为零。荔枝巷两台变压器的制造厂质量保证期为20年，因为呈现本体油及绝缘密封件在运转超越20年后呈现的状况。使用PTload变压器剖析软件，对荔枝巷两台主变的运转状况及运转操控要求进行剖析核算，可以有用地防止及操控变压器运转超越惯例绝缘寿数周期危险。
表1 110kV荔枝巷站主变参数
因为110kV荔枝巷变电站负荷比较典型的特征，单日负荷率仅为60%左右，且负荷凹凸取决于外部环境温度。因而本次核算选用了3个较为典型的负荷日，分别是冬天典型负荷，春季典型负荷，夏日最高负荷。
2.1 冬天典型负荷核算状况
最高顶层油温约束85度，热门温度约束110度，24小时累积寿数丢失小于0.01%状况下核算变压器的负荷才能：
经过PTLoad核算后可知，变压器最大负荷可以到达39.57MVA。此刻变压器最高热门温度为110度，顶层油温最高为80.19，24小时累积寿数丢失为0.00335%。变压器24小时内顶层油温文热门温度曲线如下：
图1 油温文热门温度曲线（冬天负荷）
变压器24小时内累积寿数丢失曲线如下：
图2 24小时内累积寿数丢失（冬天负荷）
2.2 春季典型负荷核算状况
最高顶层油温约束85℃，热门温度约束110℃，24小时累积寿数丢失小于0.01%状况下核算变压器的负荷才能：
经过PTLoad核算后可知，变压器最大负荷可以到达37.84MVA。此刻变压器最高热门温度为110℃，顶层油温最高为78.59℃，24小时累积寿数丢失为0.00447%。
变压器24小时内顶层油温文热门温度曲线如下：
图3 油温文热门温度曲线（春季负荷）
变压器24小时内累积寿数丢失曲线如下：
图4 24小时内累积寿数丢失（春季负荷）
2.3 夏日典型负荷核算状况
最高顶层油温约束85℃，热门温度约束110℃，24小时累积寿数丢失小于0.01%状况下核算变压器的负荷才能。
经过PTLoad核算后可知，变压器最大负荷可以到达31.81MVA。此刻变压器最高热门温度为107.7℃，顶层油温最高为85℃，24小时累积寿数丢失为0.00293%。
变压器24小时内顶层油温文热门温度曲线如下：
图5 油温文热门温度曲线（夏日负荷）
变压器24小时内累积寿数丢失曲线如下：
图6 24小时内累积寿数丢失（夏日负荷）
2.4 核算成果剖析
经过上述核算，可以看出荔枝巷主变在正常运转的状况下，如在春冬天温度正常温度负荷状况，即便是在急救性负载下，主变的寿数折损较低，累积寿数丢失很小。可是在夏日高温高负荷的状况下，假如呈现超载的状况，变压器的寿数丢失将大大添加，极大地影响变压器的寿数，而操控主变上层油温不超越85℃，变压器寿数丢失基本是依照正常的折损核算。但假如在这种极点状况下，再呈现主变接受急救性负载的状况，即便短短的10分钟，也会使得主变寿数丢失超越正常丢失的近百倍，添加主变压器运转超越惯例绝缘寿数周期危险。
经过核算可以看出，荔枝巷1、2号主变虽现已运转到达23年，但因为其负荷的特殊性，除在夏日会呈现制冷负荷激增的状况，其他状况下变压器的热门温度及寿数丢失都不大，彻底可以在严厉操控超负荷的状况下持续运转。当然在实践出产进程中，因为变压器运转时刻长，有必要要加强设备的技能监督作业，打开各种有用的确诊，严厉操控不良工况的发作，防止设备发作突发性毛病。
3 存在的问题及改善方向
3.1 存在的问题
因为根据寿数点评的变压器状况检修战略的使用是新式课题，尚没有可学习和操作的详细规范和规程。四川省电力公司经过与美国电力科学研讨院（EPRI）长时刻的深化合作和研讨，在四川电网内多个电业局打开了试点的剖析作业，但整体操控系统与规范尚待进一步完善。一起，完结变压器设备全寿数周期办理还有许多的根底作业有待深化持续打开。
3.2 改善的方向
为使根据寿数点评的变压器状况检修成为分工清晰、准则完好、规范一致的系统，应对电力变压器的检修和运转状况做进一步总结完善和推行使用，严厉依照变压器设备全寿数周期办理的要求进行根底建设。一起充沛寻求变压器状况检修履行系统中各个单位、部分的定见和主张，使根据寿数点评的变压器状况检修战略成为往后变电检修的根底，进步在运变压器尤其是老旧变压器的安稳运转才能，下降变压器运转检修本钱，延伸变压器使用寿数，活跃有序地推进变压器设备全寿数周期办理作业的打开。在状况检修作业中，还可进一步量化变压器的实践运转状况，可以有针对性的对变压器打开检修，防止呈现过度修理的状况，真实做到“应修必修、修必修好”。
4 定论
PTLoad可以较精确的记载变压器在给定负荷曲线和环境温度条件下的热门温度、油温以及寿数丢失状况。因为主变的负荷每年在必定程度上具有周期性特色，因而，在每年顶峰负荷降临之前，可以比较有用的猜测变压器的顶层油温状况以及寿数丢失状况，有利于变压器的安全运转和负荷调度。PTLoad软件还可以较精确的核算出变压器在限制最高油温文热门温度状况下的最大过负荷才能。关于在电网发作毛病时，进行短时急救负载具有必定的指导意义。
