一种实时检测变压器绝缘油中微水含量的传感器

iotsensor

摘要阐述了变压器油中微水的状态及危害,论述了变压器绝缘油中微水的测试方法,以期为变压器绝缘油中微水监测提供参考。
关键词变压器;绝缘油;微水监测

目前电力变压器不仅属于电力系统最重要的和最昂贵的设备之列,而且也是导致电力系统事故最多的设备之一。变压器在发生突发性故障之前,绝缘的劣化及潜伏性故障在运行电压的作用下将产生光、电、声、热、化学变化等一系列效应及信息。因此,国内外不仅要定期做以预防性试验为基础的预防性维护,而且相继都在研究以在线监测为基础的预知性维护策略,以便实时或定时在线监测与诊断潜伏性故障或缺陷[1-4]。变压器绝缘油中微水的含量也是确定变压器绝缘质量的参数。变压器在线智能诊断设备能够自动采集、分析油中微水的含量并得出故障原因,提供解决方案,使用户及时解决变压器中存在的隐患,防止事故发生。
变压器油中微水的状态及危害
变压器在运输、贮存、使用过程中都可能由外界进入或油自身氧化产生水,产生的水分会以下列状态存在:
一是游离水。多为外界入侵的水分,如不搅动不易与水结合。不影响油的击穿电压,但也不允许,表明油中可能有溶解水,需立即处理。
二是极度细微的颗粒溶于水。通常由空气中进入油中,急剧降低油的击穿电压。介质损耗加大,真空滤油。
三是乳化水。油品精炼不良,或长期运行造成油质老化,或油被乳化物污染,都会降低油水之间的界面张力,如油水混合在一起,便形成乳化状态。加破乳化剂。
其危害:
一是降低油品的击穿电压。100～200mg/kg击穿电压大幅度降至1.0kV,油中纤维杂质极易吸收水分,在电场作用下,在电极间形成导电的“小桥”,因而容易击穿。
二是使介质损耗因数升高。悬浮的乳化水影响最大,不均匀。
三是促使绝缘纤维老化,绝缘纤维的分子是葡萄糖(C6H12O6)分子,水分进入纤维分子后降低其引力,促使其水解成低分子的物质,降低纤维机械强度和聚合度。实验证明,120℃,绝缘纤维中的水分每增加1倍,纤维的机械强度下降1/2,当温度升高,油中的水增加,纤维的水降低,温度降低,则相反。因此,应监视油中的微水,进而监视绝缘纤维的老化。
四是水分助长了有机酸的腐蚀能力,加速了对金属部件的腐蚀。综上所述,油中含水量愈多,油质本身的老化、设备绝缘老化及金属部件的腐蚀速度愈快,监测油中水分的含量,尤其是溶解水的含量十分必要。
为确保变压器：安全可靠的运行，需要实时测量矿物油基变压器油的击穿电压、含水量和温度，为此工采网推荐德国Passerro 在线击穿电压传感器 绝缘油测试装置 BDVB TrafoStick TS4x ：BDVB TrafoStick TS4x传感器是专为变压器现场永久使用而开发的，专门用于持续实时测量矿物油基变压器油的击穿电压、含水量和温度。变压器介电强度的自动实时监测可以观察变压器的安全状态，识别趋势，最重要的是，及时采取措施提高变压器和整个供电区域的安全性。

德国Passerro 在线击穿电压传感器 绝缘油测试装置 BDVB TrafoStick TS4x 参数：

测量参数
击穿电压(BDV)	10kV ~ 120kV ( ± 2.5%)
含水量(WC)	2 ppm ~ 80 ppm (± 2%)
温度	-40 ~ 120 ± 0,2°C
测量间隔	max. 0.1s
工作环境
环境温度	-20°C ~ 70°C
油温范围	-20°C ~ 85°C
工作压力	高达3bar
输入和输出
电源	4.5V ~ 7.5V(5.0V建议值)
输出	数字协议
接口	MODBUS TCP/IP
内部数据记录能力	动态锁存缓冲器缓存链(64-256-1024)
一般信息
电缆	标准MODBUS(可变长度)
外壳材料	EN-AW-6063
机械连接	Parker RI1EDX3/471
测量区材料	EN-AW-7075
装配外壳类别	IP68
控制软件( Windows 7及更高版本)	Ver. 2.0
绝对最大额定值
最大工作电压	9.0V
工作温度	-40°C ~ 100°C
最大压力	5bar
储存温度(不带MODBUS电缆)	-65°C ~ 150°C