油中含水率測量:
該水分探頭可測量以下兩種參數(shù):
1.Aw-水活度,是指“活性"溶解水分的相對飽和度,分?jǐn)?shù)從0到1。
2.T-油溫度,以攝氏度為單位。
探頭還具有可選的內(nèi)置算法,可提供以ppm為單位的輸出。探頭出廠時默認(rèn)采用新的油公式,也可將其他已知的公式以編程方式置入探頭。探頭的ppm值通常低于用于確定油樣含水量的卡爾費休(KF)測試的ppm值。這可能是由于卡爾費休測試捕獲的物品中有結(jié)合水。在下文中,卡爾費休水分相對飽和度結(jié)果被定義為“Rs"。本文中提及的所有變壓器均為66/22kv鐵芯式變壓器。
使用勇久性探頭進行水分監(jiān)測:
12臺Powercor變壓器已安裝了勇久性探頭。每個探頭為監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集(SCADA)系統(tǒng)提供兩個模擬輸出:ppm和溫度。選擇對其進行監(jiān)測的變壓器是那些已知存在油質(zhì)量問題的變壓器,通常相當(dāng)陳舊,在某些情況下負(fù)載很重。大多數(shù)都需要在近期進行油再生或更換。對于已拆下散熱器組的變壓器,探頭的安裝位置是從散熱器到主油箱的回油管路的下部排放閥處。這會將探頭置于來自變壓器熱虹吸管的油流中。在未拆下散熱器組的情況下,出于類似原因,選擇的安裝位置是下部散熱器排放閥之一。探頭具有滑動式密封,這意味著它們可以通過排放閥非常簡單地安裝,無需停機。
圖1:水分變化,10 MVA ONAN變壓器。圖1中的變壓器是10 MVA ONAN變壓器,該圖展示了負(fù)載增加和炎熱天氣帶來的影響。請注意水分是如何在60 ppm時達(dá)到峰值并且數(shù)天都沒有恢復(fù)的。醉后一次油樣的KF水分含量為30 ppm。在炎熱天氣期間,該裝置的持續(xù)高負(fù)載可能會導(dǎo)致水分過多,從而導(dǎo)致介電裕度降低。在線監(jiān)測表明,對該裝置進行脫水操作是明智的選擇。
圖2:水分比較示例(SCADA)-刻度以ppm為單位。勇久SCADA連接使得用戶可以在負(fù)載和條件相同的姐妹裝置之間進行對比分析。顯示低水分含量的變壓器大約五年前曾在干燥爐內(nèi)進行過干燥。
圖3:填充新油后的水分恢復(fù)情況??潭纫詐pm/°C為單位。在圖3中,20 MVA ONAF變壓器的油量為17000升,于2005年10月28日完成換油,承包商所采集油樣的水分含量為11 ppm(KF)。在幾天之內(nèi),探頭數(shù)據(jù)顯示水分含量已恢復(fù),范圍為16至37 ppm。
便攜式探頭:
便攜式探頭也已面世,Powercor已從維薩拉采購了其中的三種。到目前為止,它們已用于20臺變壓器。這些探頭具有電池電源和足夠的內(nèi)存,能夠以每小時讀取一次的頻率存儲大約30天的數(shù)據(jù),基本上相當(dāng)于電池的壽命。同樣,選擇的位置通常是散熱器排放閥,以確保油流過探頭。這些便攜式探頭使用靈活,可以監(jiān)測許多個站點。探頭安裝后可以編程為每隔幾分鐘記錄一次數(shù)據(jù)。需要回訪站點以下載數(shù)據(jù),為下一個記錄周期清除內(nèi)存并在需要時為電池充電。
圖4:低水分-66KV調(diào)節(jié)器。在圖4中,油樣顯示出異常高的水分和低絕緣電壓,22 C下KF測試結(jié)果為43 ppm(Rs=0.7)絕緣電壓=36 kV。這很出乎意料,因為該裝置醉近在干燥爐中干燥過。隨后,工作人員快速安裝了便攜式探頭,得到的數(shù)據(jù)顯示很低的水分含量。二個油樣證實了這一點:15 C下KF測試結(jié)果為9 ppm(Rs=0.2)絕緣電壓=82 kV。醉初的油樣很可能被污染了。
圖5:水分急劇減少。。顯示的是10/18 MVA ONAF變壓器的數(shù)據(jù)。水分減少恰逢觀測站調(diào)試新變壓器,這顯著降低了該裝置的負(fù)載??傊銛y式探頭為監(jiān)測在適當(dāng)位置裝有閥門的任何變壓器提供了一種非常方便且經(jīng)濟高笑的方法。
沒有此類配件的變壓器也可以在主油箱排放閥或采樣閥中安裝探頭。不過,如果沒有油流過探頭,結(jié)果可能不準(zhǔn)確或不能代表總體油況。使用分子篩裝置進行干燥。Powercor有兩臺分子篩在線干燥機。這些裝置安裝在手推車上,只需將油泵入含有分子篩材料的濾芯即可去除水分。
它們裝有一個水分探頭,可以監(jiān)測進油或出油(取決于旁通閥的位置)。當(dāng)出口油水分等于(或超過)入口油水分時,濾芯可能已達(dá)到飽和,表明應(yīng)更換濾芯。每個濾芯理論上可以容納一升水,每臺干燥機有四個濾芯。濾芯非常昂貴,目前沒有可用的回收選項。這些裝置設(shè)計用于從底部的主油箱吸入進油,并將油返回到儲油器。
這種設(shè)計的優(yōu)點是可以避免空氣進入系統(tǒng)時出現(xiàn)任何瓦斯繼電器(壓力突變繼電器)問題。它的缺點是會使新的干燥油接觸到油枕的頂部空間。對Powercor來說,這個頂部空間與大氣相通。迄今為止,這些干燥機已用于九個變壓器,
持續(xù)的努力畢不可少:
在線水分監(jiān)測可以為存在水分問題的變壓器提供一種有價值的狀態(tài)監(jiān)測工具,也可以用于揭示可能存在常規(guī)油樣采樣無法檢測到的水分問題的變壓器。一種常見現(xiàn)象是,單次嚴(yán)重過載超溫事件會迅速增加油中含水率,因為水分是通過纖維素傳導(dǎo)的,顯然,水分恢復(fù)到早期水平可能需要相當(dāng)長的時間。但是,僅靠監(jiān)測并不能解決任何問題。可以改善狀況的是根據(jù)監(jiān)測結(jié)果采取的相關(guān)措施。在線干燥通常可以快速改善油的質(zhì)量,但這種改善可能無法勇久保持下去。進行后續(xù)監(jiān)測才是明智之選,而這通常會產(chǎn)生又一次干燥循環(huán)。要實現(xiàn)有效的在線干燥,需要付出持續(xù)的努力,而且可能需要持續(xù)數(shù)月的時間。