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干式变压器温度控制系统的发展与展望

2005/6/22 8:00:00              

一、    干式变压器温度控制系统在我国的发展历史

自从1964年德国AEG公司生产出第一台干式变压器以来,干式变压器由于具有难燃、安全、维护方便、体积小等特点,得到迅猛发展,并在城市的高层建筑和电站等场所得到广泛的应用。在80、90年代国内许多变压器厂投入大量资金,引进国外干式变压器的先进技术和装备,使我国干式变压器得到迅速发展。干式变压器的制造厂也从最初的七、八家逐渐增加到几十家,目前已有上千家。

在变压器运行中,如果遇到短路、过载、环境温度过高或冷却通风不够等情况时,就会使变压器过热。对于干式变压器,其热平衡性能差,绕组温度超过绝缘耐受温度使绝缘破坏,是导致变压器不能正常工作的主要原因。因此,对变压器绕组的运行温度进行监测、驱动风机实现强迫风冷及报警控制是十分重要的。干式变压器温度控制系统是维护干式变压器运行的重要部件,能有效防止变压器温升过高引发事故,还能促进变电站的科学管理,通过降低温度实现变压器的经济运行。其工作可靠性的高低和操作是否方便将直接影响到干式变压器的运行质量。

最初,干式变压器的温度控制系统有4种形式。(1)盘式温度表:可测量铁轭外侧空气上部的空气温度,无保护功能。(2)毛细管式温控器:可对旁边一相低压线圈进行过热保护,无显示功能。(3)PTC(正温度系数)热敏电阻温控装置:可对三相低压线圈进行过热保护,无显示功能。(4)铂热电阻测温装置:在A、B、C三相低压线圈预埋三只铂热电阻,用数显温度计巡回显示三相的温度值,并可对它们进行过热保护。

随着电力工业的发展,温度控制系统的设计水平也相应的有所提高和完善。前三种温控系统逐渐被淘汰,铂热电阻温控系统则得到了长足发展。

在20世纪80年代末,铂热电阻温控系统刚出现时,为普通电子电路,非智能型结构,功能上也较单一,只有显示和热保护功能。随后为实现温度信号的远传显示和控制,在温度控制系统上添加了4~20mA电流输出,使温控系统具备温度变送器功能,在测温同时同步输出温度信号。

在90年代初,电子仪器产品大都采用微电子技术进行升级换代,其技术特征是在丰富仪表功能的同时,大幅度提高产品的可靠性。干式变压器的温控系统也随这个大趋势得到发展。许多温控器生产厂家开发出了XMT系列单片机智能型温度控制系统。这种温控系统主要具有以下功能:A、B、C三相巡回显示:最大值显示;直接启停风机;超温、故障报警;光电耦合,冗余保护系统;自修正子程序等。

随后,为进一步提高电力系统的

运行管理水平,又出现了带有计算机通讯接口的温度控制系统,使温控系统可与外部监控系统进行通讯。随着通讯技术的发展,先是采用RS232接口向数据处理系统输出信息,但是受到一些条件的限制,后逐步被结构简单,实现方便,便于维护的RS485接口所取代。现在大多数干式变压器的温控系统可通过通讯接口将三相巡显温度值、变压器运行状态信息及设定的特殊温度值传至监控中心,监控中心也可对温控系统的设定温度进行修改。

随着干式变压器应用领域的不断扩展,温度控制系统的功能也得到不断的完善。在原有功能的基础上,又出现了声光报警、手动风机操作、手动消音、手动跳闸、“黑匣子”(记录最后4次断电时的三相绕组温度和本机的工作状态)等功能。

二:干式变压器温控系统的展望

随着社会的发展,电力系统对输、配电设备的要求越来越高,智能型电力设备受到人们的重视,其可靠性、稳定性受到业内人士的关注,又逢国家实施城网、农网改造,变压器行业遇到了难得的机遇,也为变压器组件的发展进步带来了机遇。

长期以来,干式变压器的温控系统均采用Pt-100铂热电阻进行采样,其间也有人研究过采用一些新型的传感器、如集成温度传感器等来适应不同的采样要求,但由于铂电阻性价比较高,所以仍然是传感器的首选。随着110KV高电压等级干式变压器的出现,铂电阻已不能完全满足要求。若仍采用传统的Pt-100铂电阻进行接触式测温,在变压器高压绕组侧会由于强大的感应电动势而损坏铂电阻和温控系统的输入回路,烧坏温控器芯片,导致高端跳闸,严重时还会造成变压器事故。因此需要选用先进的非接触式传感器,如红外温度传感器来代Pt-100铂电阻。随着各种新型干式变压器的出现,温度控制系统也必将有多种形式的传感器出现。

新型干式变压器不断涌现,干式变压器的应用领域也不断扩展,人们对干式变压器运行状态的集中监控也提出了更多和更高的要求。所安装的干式变压器,存在分布型式多样、相互间距离差别较大、无人值守及多套监控系统等问题。若温度控制系统仍采用单一的RS485有线通讯方式,在很多情况下都很难满足要求。通讯的网络化、智能化、集成化、标准化是当代的发展趋势。面向不同的应用,温控系统也应改进通讯结构,尽量具有多样性的、使用标准协议的通讯方式。如一个温控系统可带有多个通讯接口、可进行多种波特率传输,或采用先进的现场总线技术、无线数传技术、红外遥控、遥测技术等,这可大大提高系统对新环境的适应能力,提高其兼容性。

另外为提高电力系统的信息管理、可靠性管理和经济管理水平,在一定条件下,温控系统还应扩大内存容量,对实时趋势或历史趋势进行显示,对故障发生的具体时间及原因进行显示,对重要历史数据进行详细记录并可查询,为电力调度、系统规划等提供重要依据。

目前国内温度控制系统的发展并不是十分规范,这是由很多干式变压器温度控制系统的生产厂家没有按标准生产,也没有取得相应的生产许可证造成的。另外,现行的行业标准JB/T7631-94是于1994发布的,经过电力工业十年的发展,许多要求、条件都有所变化。为使市场竞争进一步规范化,技术人员能及时掌握本领域的标准情况并了解系列内各标准之间的相互关系,制定新的行业或国家标准势在必行。在新标准中,首先,应对温控系统的型号进行规范,同一型号的温控系统应具有统一的功能、外型和引线,以方便干式变压器生产厂家进行选型。另外为适应干式变压器的进一步发展,新标准也应对温控系统的功能有发展性的认定,例如,采用新型温度传感器等。

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