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变压器在线监测技术对水电站的应用论文
摘要：在大型水电厂中，一般都拥有较多的变压器设备。而一旦有变压器设备出现故障，就会影响水电站的运营管理。使用在线监测技术进行变压器的管理，则能够有效预防变压器故障的发生，从而为水电站的运营提供更多的保障。基于这种认识，本文对变压器在线监测技术在水电站的应用问题展开了探讨，从而为关注这一话题的人们提供参考。
关键词：变压器；在线监测技术；水电站
在水电站的设备管理工作中，通常需要采取预防性管理手段进行设备故障的预防。而在变压器管理上，则可以利用在线监测技术实现设备故障的预防，从而为水电站的安全生产提供保障。因此，相关人员有必要对变压器在线监测技术展开分析，以便更好地利用该技术促进水力事业的发展。
1变压器在线监测技术原理
在早期发生故障时，变电器将会出现特征气体，而这些气体原本是油中的氢气和一氧化碳。经过长时间运行后，变压器内的绝缘油和有机绝缘材料会在电和热的作用下出现分解和老化现象，从而导致油中有气体出现。而产生的气体中既有能够在变压器油中溶解的二氧化碳和烃类气体，也有不能溶解的一氧化碳和氢气。对变压器进行在线监测，就是对变压器油中的特征气体进行检测。通过设置与变压器本体相连接的传感器，就可以利用传感器内部渗透膜进行气体的有选择吸入。而通过使这些气体与传感器内部燃料电池和空气中氧气反应，则能够得到与反应速率成一定比例的输出电信号。经过整流放大输出，采集到的电信号将与温度补偿电信号一同在监测显示装置的屏幕上显示，从而帮助变压器管理人员做好变压器的监测与管理。
2变压器在线监测技术在水电站的应用
2.1变压器监测单元安装
在水电站的变压器管理上应用在线监测技术，需要在现场进行监测单元的安装。从监测系统组成上来看，系统将由现场监测单元、监测网络和上位机系统构成。在地下厂房变压器室内，需要在变压器旁边的金属架上进行现场监测单元的安装。在变压器左侧中部和底部，则设有备用阀门，利用变压器左侧中部备用阀门，可以进行变压器油的获取。在变压器底部备用阀门处，可以设置回油线路，从而形成一个在线监测单元的油路系统[1]。在连接变压器和现场检测单元油路时，则要使用不锈钢输油管，以免变压器油路受到污染。为确保能够获得新鲜油样，需要从变压器中部或运行中冷却后的油路位置取样。同时，还以使取样阀与回油阀保持30cm以上的距离，以免油样受到回油影响，继而使变压器的状态得到充分反映。为减少外界因素对油样含气量影响，需要使用不锈钢材料进行阀门和接口安装。在实际安装的过程中，需要做好接口管件和阀门的检测，以确保用于连接在线监测系统的接口为不锈钢材料，并且已经清理干净。同时，还要为油路系统提供专用回油口连接组件，并且进行专用排气口的设置，以便将安装过程中进入的空气排出管路。此外，为给监测单元的安装和调试提供便利，还要在回油和取油的管道前端不锈钢管道上安装不锈钢球阀。在紧急状态下，则可以利用球阀将油路关闭，从而避免变压器的运行受到影响[2]。在回油阀的位置，可以利用三通管抽真空。直至达到一定抽真空程度，则可以开启取油阀门。在抽真空状态下，需要一直到变压器油从三通管出口溢出才能停止抽油，以免管道中存在气体。完成取油操作后，可以将三通管排油出口堵住，然后将回油阀门开启。经过试运行后，若油路系统无异常状况，则可以将监测单元投入运行。
2.2变压器在线监测的集成优化
在水电站应用变压器在线监测技术时，由于水电站拥有的变压器设备较多，所以还要实现在线监测系统的集成优化，以便为水电站管理变压器提供便利。具体来讲，就是为每台变压器配备一套在线监测设备，然后利用一套综合在线监测系统进行这些在线监测单元的管理。从系统结构上来看，系统将采用分层分布式系统结构，可以将水电站内所有变压器设备的状态监测单元集成起来，然后利用实时多通道进行设备监测数据的采集[3]。根据各台变压器的状态，系统可以完成所有变压器的状态分析和诊断，然后将分析得到的数据与系统数据库数据对比，从而对变压器故障类型及状态进行判断。
2.3变压器在线监测系统的运行分析
利用在线监测系统对水电站的变压器设备进行监测时，系统油色谱监测单元将利用气相色谱测定法对变压器绝缘油中的溶解气体组分含量进行测定。在此之前，系统主机将完成开机自检。在系统整机稳定后，监测设备采集的绝缘油将进入到脱气装置，而油中的各组分将得到多次反复萃取。完成油中气体的收集后，气体将被输送至捕集器中浓缩，然后被吹扫至色谱柱中。经过色谱柱分离，气体将一次进入固态微桥式检测器，从而将样品浓度信息转换成电信号。完成电信号采集后，在线监测单元会通过监测网络将信号发送至系统。系统完成所有监测数据收集后，则可以利用立体图示法、三比值法和产气速率计算等方法完成数据的分析，并且给出相应的诊断结果。因此，使用在线监测技术进行变压器监测，不仅能够完成对变压器状态的实时在线监测，还能够为变压器维护和管理提供指导和依据。此外，使用该技术也能使经过取样检测的变压器油经油路重新回到变压器内部，所以能够减少变压器的油耗，并且也能够使变压器油色谱分析的周期得到缩短，继而使变压器得到更好的管理[4]。
2.4在线监测技术的应用效果
某水电厂拥有多台变压器，为加强变压器管理，该水电厂为所有变压器配备了在线监测装置，并且同时建立了相应的网络管理集成系统，从而对监测装置采集的数据进行处理和分析。利用该系统，可以利用软件对每台变压器油中的气体含量进行监测，并且完成24h、30d和15min变压器气体含量的增长曲线图的记录。利用本地连接、局域网和远程拨号，系统都可以实现与现场监测单元的通讯，并且完成现场监测单元报警设置。在实际进行系统管理时，技术人员将监测单元的采集周期设定为8h一次，可以完成一氧化碳、氢气、甲烷等气体浓度和水的含量的检测。经过一年的使用，监测系统的运行一直较为稳定，监测数据也未发生大的异常。为验证系统采集数据的准确性，技术人员使用手动实验的方法对一台变压器油中溶解气体进行了检测分析。而在线监测得到的氢气、一氧化碳和甲烷的浓度分别为8.2uL/L、515.3uL/L和56.2uL/L，手动检测得到的氢气、一氧化碳和甲烷的浓度分别为6.9uL/L、432.1uL/L和50.8uL/L。因此通过比较可以发现，在线监测的特征气体浓度与手动检测得到的结果差别不大，所以可以认为在线监测系统运行状态良好。
3结论
总之，随着科学技术的发展，水电站的运营管理也将向着“无人值守”的方向发展，从而实现水电站的高效率运营。而利用在线监测技术进行水电站变压器的管理，则能够及时发现变压器故障，所以能够为变压器的检修和维护提供便利，从而为水电站的管理提供更多的支持。
参考文献
[1]赵国亚.变压器油色谱在线监测系统在亭子口水电站的应用[J].四川水利，2015（6）：45-47.
[2]吴荣基.浅谈变压器在线监测装置的技术原理和实际应用[J].机电信息，2011（18）：126-127.
[3]饶海伟，林巧红.浅谈变压器在线监测技术的应用[J].企业技术开发，2011（21）：62-63.
[4]王毅刚.浅谈变压器在线状态监测技术在智能变电站的应用[J].科技创新与应用，2015（34）：194.
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