智能型吸湿器在电网中的应用与探索

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摘要：变压器吸湿器的主要作用是用于清除和干燥由于变压器油温的变化而进入变压器（或互感器）、储油柜的空气中的杂物和潮气，以保持变压器油的绝缘强度。目前使用得较多的一种悬挂式吸湿器，运行人员必须经常巡视吸湿器，一旦发现干燥剂颜色改变，检修人员要及时进行更换，这不仅增加了工作量也为运行设备增加了安全隐患点，而且存在更换干燥剂的高额成本和更换下来的干燥剂带来的环境污染及垃圾处理问题。因此， 很有必要和意义研制一款新型的变压器吸湿器，该吸湿器应具备： 自动恒温加热干燥、干燥剂可循环使用、能检测吸湿器内部及联接管的导通性、自动控制、具备智能化通讯规约与接口。

关键词：变压器吸湿器，恒温加热，干燥剂，自动控制，智能化，IEC61850

引言

目前电力系统中应用的变压器吸湿器绝大部分都是需要经常更换干燥剂的普通吸湿器，是主变压器（本文所指变压器均为油浸式电力变压器）的一个附属安全保护装置，其内部充有吸附剂如硅胶式活性氧化铝，吸附剂采用硅胶或者在其中放入变色硅胶，当变色硅胶由兰色变为淡红色或粉红色时，表明该吸附剂已经受潮，必须更换和干燥。对运行或检修人员来说，更换变压器呼吸器硅胶是一项经常性的维护工作。这样不仅增加了工作人员的工作量，也为运行设备增加了安全隐患点，另外存在更换干燥剂的高额成本和更换下来的干燥剂带来的环境污染及垃圾处理问题也不可避免。因此， 很有必要和意义研制一款新型的变压器吸湿器，该吸湿器应具备： 自动恒温加热干燥、干燥剂可循环使用、能检测吸湿器内部及联接管的导通性、自动控制、具备智能化通讯规约与接口。

1.吸湿器的作用及工作原理

1.1吸湿器的作用

吸湿器又称呼吸器，干燥室内填满干燥剂：硅胶。主要作用是吸附进入主变压器、站变和主变压器调压开关等充油设备中油枕空气中的水分、杂质，起到非常重要的过滤作用，减缓绝缘油的劣化速度。但在过滤的同时硅胶本身也吸收了潮气中的水分变成淡红色（下面把它简称为“变色” ），所以硅胶变色后必须对其进行更换，以保证硅胶的良好过滤吸湿性能，从而保证绝缘油的绝缘性能。按规定在硅胶变色量超过硅胶盅容积的2/3时，必须将其更换。

1.2吸湿器的工作原理

普通呼吸装置一般由油杯、硅胶盅、呼吸接头、密封胶垫这四部分组成。呼吸器安装在油枕与空气连通的管道末端。当变压器温度升高时，油箱内的油会相应膨胀，因此油枕内的油位也会相应升高，变压器油枕中的空气被压缩，压力增大，为了维持变压器内的压力平衡，油枕内的部分空气将通过变压器呼吸器排入大气，这时呼吸器的集油杯内将出现气泡，有时会很剧烈。空气流动的过程：油枕呼吸器联管玻璃罩（硅胶）玻璃筒油封片集油杯气孔大气。如图1.1。当变压器温度下降时，油箱内的油会相应收缩，因此油枕内的油位也会相应下降，油的体积减小，变压器油枕中空气被扩容，压力减小，为了维持变压器内的压力平衡，油枕内的压力将通过呼吸器吸入空气来平衡，这时呼吸器的玻璃筒内将出现气泡，有时也会很剧烈。大气气孔集油杯油封片玻璃筒玻璃罩（硅胶）呼吸器联管油枕。如图1.2

1.3.国内外现状

目前国内电力系统中应用的变压器吸湿器绝大部分都是需要经常更换干燥剂的普通吸湿器，无论从技术还是到生产工艺都已十分成熟；国外仅有个别公司试图在免维护吸湿器方面有过尝试，但是由于其价格高昂功能又不完备所以在电力系统很少被采用。

伴随着电网系统的日益发达和完善，其智能化日益的提高对各相关运行设备的智能化、安全可靠性也提出了新的要求。作为同变压器一同运行的吸湿器也需要与之相应的智能化、可靠性之功能。

传统吸湿器需要运行人员每天巡视，随投运变电站数量的越来越多其工作量会越来越大。

靠人员目测干燥剂的颜色变化程度来确定是否须更换干燥剂，存在许多人为判断因素，增加误差的影响。

更换干燥剂时多为带电操作且要暂时关闭瓦斯保护增加人为故障的概率，又存在安全隐患。

目前所有的吸湿器都还不具备通讯功能、更不具备IEC 61850通讯接口，无法和数字化变电站内设备通讯。

2.新型吸湿器的研制与创新

普通吸湿器几乎伴随着变压器的诞生而诞生，通过多年来的运行经验来看，这种普通的吸湿器无论从技术还是到生产工艺都已十分成熟，因此应用的也最为广泛。因此，基于目前传统的吸湿器成熟方案，改善其不足之处。普通的变压器吸湿器不仅为课题提供了丰富的理论基础和技术支持，更重要的是为我们提供了实际运行经验，是研制智能变压器吸湿器的研究基础。

3.该新型智能变压器吸湿器应该具有以下能够：

3.1.干燥剂均衡加热并除湿，硅胶循环使用，杜绝了在更换中潮气进入设备的可能性；3.2.实时检测变压器呼吸气路状态，始终保持了变压器呼吸气管的压力平衡即：油枕、连接管、吸湿器到大气应保持正常的畅通状态；

3.3.加热后的水蒸气应及时排出吸湿器而不会沿管道进入油枕；

3.4.装置智能化控制.

4.普通吸湿器与智能吸湿器之间的比较

4.1 动态模拟曲线

从图4.1（普通吸湿器的工作曲线）和图4.2（智能型吸湿器的工作曲线）可以看出普通吸湿器自从投入运行起，随着运行时间T的推移硅胶的吸湿量不断增加，当吸湿量达到最大值H%（硅胶吸湿饱和，不能够再吸湿水分）时，对应的时间为T1、T2、T3......此时吸湿器已经不能够在吸湿水分，已经失去吸湿功能，需要运行人员进行吸湿器更换或者硅胶更换，（更换时间大约35分钟，此期间没经过呼吸器硅胶过滤的空气直接进入主变压器油枕内；如果未及时更换，吸湿器本身就起不到吸湿作用，潮湿的空气就有可能进入变压器或有载分接开关的油枕中，从而降低油绝缘度，为运行设备增加了安全隐患。）更换后吸湿器方进入下一个工作循环。而当智能型吸湿器的吸湿量达到最大值H%（及硅胶吸湿饱和，不能够再吸湿水分）时，有湿度传感器检测，控制系统自动启动加热系统将吸湿饱和的硅胶加热除湿，T为加热除湿时间，整个过程完成后，干燥剂即恢复可吸湿状态，为变压器或有载分接开关继续呼吸做好准备。智能型控制系统同时检测管道内部压力，确保压力平衡。因此，无论在性能还是社会效益上都明显高于普通的吸湿器。

4.1普通吸湿器的工作曲线

4.2智能型吸湿器的工作曲线

4.2.性能比较

通过比较可以得出以下结论

4.2.1.传统普通吸湿器需要运行人员每天巡视，随投运变电站数量的越来越多其工作量会越来越大。而智能变压器吸湿器自动控制，降低工作量、减少人工维护开支，保障变压器的安全运行、节约成本、大幅度减少对环境的污染。

4.2.2.靠人员目测干燥剂的颜色变化程度来确定是否须更换干燥剂，存在许多人为判断因素，增加误差的影响。控制器控制自动加热干燥、干燥剂可循环使用、而且能检测吸湿器内部及联接管的导通性、关停吸湿器内部的均衡加热装置，使吸湿器内的干燥剂一直处于最佳功能状态。

4.2.3.更换干燥剂时多为带电操作且要暂时关闭瓦斯保护增加人为故障的概率，又存在安全隐患。智能变压器吸湿器自动加热干燥、干燥剂可循环使用。无需人工更换干燥剂，更有效消除人为因素造成的变压器出现故障。

4.2.4.智能变压器吸湿器实时的压力检测系统能够实时准确的检测变压器或有载分接开关油枕中及连接管中的压力，如有堵塞产生压力，控制器能够及时告警，从而保证这个系统一直处于压力平衡状态，极大地消除了因堵塞对变压器、有载分接开关造成的危害，进而保证电网正态化运行。

4.2.5.智能变压器吸湿器多功能法兰连接设计，能够很轻松的与各种变压器或有载分接开关之间连接，大大的降低工作量，从而提高工作效率。

5.结论

较普通常用型吸湿器相比，智能变压器吸湿器无需经常更换干燥剂且能随时掌控呼吸器的工作状况。降低工作量、保障变压器的安全运行、节约成本、大幅度减少对环境的污染。从而提高供电安全性、稳定性、经济性，提高供电可靠性。

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