攜帶式變壓器油在線高壓實驗室國網(wǎng)科技項目建議書.doc

編號國家電網(wǎng)公司科學技術(shù)項目建議書項目名稱：攜帶式變壓器油在線高壓實驗室申請單位：起止時間： 年 月 至 年 月項目負責人：標記：課題負責人通信地址：郵政編碼：聯(lián)系電話：傳 真：申請日期：標記：申報日期 簡表項目名稱攜帶式變壓器油在線高壓實驗室項目負責人姓名單 位性別年 齡專業(yè)職 稱項目分 類技術(shù)攻關(guān)新技術(shù)開 發(fā)新產(chǎn)品試 制技術(shù)引進消化吸收應用理論基礎(chǔ)研究軟科學研 究推 廣新產(chǎn)品研發(fā)項目組人 數(shù)其中高級職稱中級職稱研究生初級職稱協(xié)作單位協(xié)作形式申請金額(萬元) 研究起止年月其中資 助自 籌項目內(nèi)容、意義和預期成果摘要項目內(nèi)容1. 變壓器油的高壓試驗目前包括以下內(nèi)容：2. 變壓器油的高壓試驗目前包括以下內(nèi)容：3. 變壓器油介電強度的在線測量；4. 變壓器油介質(zhì)損耗的在線測量;5. 變壓器油微水的在線測量;6. 變壓器油微氣的在線測量;7. 測量裝置中變壓器油在線回收處理裝置；8. 測量裝置中遙控和通信裝置。項目意義電力系統(tǒng)中變壓器是投資較大而位置又重要的設(shè)備，但是變壓器在運行中長期經(jīng)受電氣、機械、化學和環(huán)境的影響。變壓器油也同樣受到這些影響，這些綜合因素必然導致變壓器油的某些技術(shù)指標不能滿足變壓器安全運行要求。雖然，預防性試驗在我國電力系統(tǒng)中發(fā)揮了巨大作用，但是這種按時間表監(jiān)測維護的方法具有一定缺陷，不僅設(shè)備的缺陷不能即時發(fā)現(xiàn)，既浪費人力和財力又不能完全達到預期的效果。另外，主要缺陷是在停電情況下檢測出的變壓器油的技術(shù)指標不能真實反映帶電情況下變壓器油的技術(shù)指標。更不用說實時發(fā)現(xiàn)問題實時處理，以避免變壓器事故的發(fā)生。狀態(tài)(在線)監(jiān)測和狀態(tài)就由此應運而生。它既能節(jié)約和降低電力部門的管理和運行成本，又提高了變壓器的安全運行水平。傳統(tǒng)測量的方法全是離線測量，多年來的經(jīng)驗證明傳統(tǒng)方法是可行的，由于科學技術(shù)的限制只能采取離線測量，實踐證明它的測量結(jié)果有很大的分散性。由于測量過程中造成測量誤差的因素較多，有的結(jié)果是是而非，特別是不同時間測量的同一油樣其數(shù)值差異很大，無法得到合理的解釋。這都是由于離線測量方法不能真實反映油的品質(zhì)所至。變壓器油是從石油提煉出來的，節(jié)約變壓器油也就是節(jié)約石油，延長變壓器油的使用壽命就是節(jié)約石油，也就是節(jié)約能源；另外，在預防性試驗時每次都要從變壓器本體抽取幾千毫升的變壓器油去做試驗，試驗結(jié)束后這些廢油都沒有固定的地方回收或處理，都是由試驗人員隨意處置，既浪費又污染環(huán)境。應用狀態(tài)維護的方法既可以減少試驗中廢變壓器油的排放、又保護了環(huán)境。從這些意義上來說，推廣這項新的維護方法對節(jié)能減排也是很有意義的，值得推廣。 預期成果 1，研究和開發(fā)變壓器油在線測量的方法在線取樣、在線測量、在線處理。 2，研究測量中如何防止變壓器保護誤動、防止變壓器油產(chǎn)生油流帶電的措施 3，研發(fā)一套適合的監(jiān)測、控制和人機通信的軟件 4，研制一套變壓器油在線回收及處理裝置 5，試制一臺變壓器油在線測量裝置樣機 一、本研究項目的科技依據(jù)（包括科技意義和應用前景，國內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢；應用理論基礎(chǔ)研究項目應闡述學術(shù)思想，立論根據(jù)，特色或創(chuàng)新之處，主要參考文獻目錄及出處；推廣項目說明成果成熟程度，適用范圍，以及成果的知識產(chǎn)權(quán)等問題）項目背景1，我國現(xiàn)行的變壓器油測量都是離線測量，在線測量還是空白2，離線測量不能反映變壓器油的在線油品，為此，在線測量是變壓器維護技術(shù)發(fā)展的方向離線測量的缺陷離線測量不能真實反映油的品質(zhì)是由于多種原因造成的：1, 人為因素現(xiàn)在的測量儀器是全自動化，但是在測量過程中要先取樣，它就涉及人的操作因人而異：取樣瓶的清洗和干燥準備過程；變壓器放油閥的清洗；油流入取樣瓶是否在瓶底部；放電間隙的測量等。2, 環(huán)境因素溫度,濕度的影響：我們?nèi)訒r是在大氣環(huán)境下，相對干燥的油在不同的溫度下對濕度有不同的敏感度；我們對樣品測量時油杯中油的溫度早已不是取樣時變壓器內(nèi)油的溫度，其數(shù)值當然不能代表原來油的品質(zhì)。3, 絕緣紙和絕緣油中水的平衡條件變壓器絕緣系統(tǒng)是由絕緣紙和絕緣油所組成的，二者是不可分離的，水分對絕緣油的危害是十分嚴重的，油中水分會加速油的劣化，使其電氣性能惡化，降低電氣強度。當溫度升高，水分從絕緣紙中遷出，反之溫度降低時，油中析出水分進入紙。由于油紙水分平衡需在某一穩(wěn)定的溫度下，經(jīng)較長時間才能實現(xiàn)，然而變壓器運行溫度大多是周期性變化的，因此往往很難達到真正的平衡狀態(tài)。所以傳統(tǒng)方法的離線測量沒有檢查平衡條件就不能真實反映油的品質(zhì)。綜上述原因，最好能找到實時的在線測量方法才能真實反映變壓器油的品質(zhì)。在線測量的優(yōu)點1，克服了環(huán)境和人為造成測量誤差的因素2，在線測量可以獲得變壓器油的實時測量數(shù)據(jù)，真實反應變壓器油的品質(zhì)。3，測量過程全部自動化不需人為干預4，可以遠方讀取數(shù)據(jù)，設(shè)置報警值和標準值，當油的指標達到標準值時發(fā)信號到處理裝置使其自動停止處理程序。5, 對節(jié)能環(huán)保及建設(shè)綠色電網(wǎng)有積極意義因此，在線監(jiān)測是毋容置疑的技術(shù)發(fā)展方向。應用前景1，不論油浸變壓器的容量大小和型式不同都可以推廣運用。2，不同地區(qū)、不同用途的油浸變壓器都可推廣運用。3，新舊油浸變壓器都可以推廣運用。4，此測量裝置可與在線變壓器油處理裝置配套運行，為它提供判斷依據(jù)。 國內(nèi)外研究概況目前，國內(nèi)外市場尚無此類產(chǎn)品，但是，許多制造商都正在積極研究和開發(fā)此類產(chǎn)品。由于巨大的電力市場，它有廣闊的應用前景。這是我們完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。二、研究、推廣應用內(nèi)容和預期成果（說明項目的具體研究、推廣內(nèi)容、技術(shù)關(guān)鍵和重點解決的技術(shù)問題，預計達到的技術(shù)經(jīng)濟指標，預期成果和提供的形式及其依托工程，應用該成果的單位落實情況和可能應用的其它工程或單位及效益。由于我國已開始大力推廣在線監(jiān)測和在線處理技術(shù)，其中變壓器油的在線處理裝置目前在處理過程中還缺少變壓器油的高壓參數(shù)的在線測量。變壓器油在線處理結(jié)果還是采用離線測量方法，本裝置研制就可以在線提供變壓器油的高壓參數(shù)的在線測量結(jié)果。根據(jù)變壓器油的國家標準我們就可以設(shè)定判斷數(shù)據(jù)。提供停機的判斷依據(jù)。是目前在線變壓器油處理裝置實現(xiàn)完全自動化和無人值守。湖南省超高壓公司和北京超高壓公司已經(jīng)開展變壓器油在線處理，我們可以應用在這兩個工程中。項目內(nèi)容變壓器油的高壓試驗目前包括以下內(nèi)容：1，變壓器油介電強度的在線測量；2，變壓器油介質(zhì)損耗的在線測量；3，研發(fā)一套適合的監(jiān)測、控制和人機通信的軟件；4，研制一套變壓器油在線回收及處理裝置；5，試制一臺變壓器油在線測量裝置樣機。 技術(shù)關(guān)鍵1，研究和開發(fā)變壓器油在線取樣和在線測量的方法。2，研究測量中如何防止變壓器保護誤動、防止變壓器油產(chǎn)生油流帶電的措施3，變壓器油在線回收及處理的技術(shù)4，研發(fā)一套適合的監(jiān)測、控制和人機通信的軟件技術(shù)經(jīng)濟指標技術(shù)指標:1，實現(xiàn)按照IEC-156和國家標準GB507-86“在線測量變壓器油的介電強度”的規(guī)定如：電壓波形、升壓速度、等待時間、油杯等。達到標準的技術(shù)要求1.1技術(shù)要求a) 環(huán)境溫度：0+40b) 相對濕度：不大于80%c) 大氣壓力：86kPa106 kPad) 電源電壓：交流220（110%）e) 電源頻率：50Hz2.5 Hz升壓速度采用自動升壓的絕緣油介電強度測試儀，其自動升壓速度應設(shè)定為2kV/s或3kV/s,誤差不應超過1%光電壓波形施加在油杯上的電壓應是一近似正弦的波形，其峰值因數(shù)與標準正弦的峰值因數(shù)的差值應在5%電壓測量誤差 絕緣油介電強度測試儀的電壓測量誤差不應大于3%安全性能絕緣電阻絕緣油介電強度測試儀電源輸入端對機殼的絕緣電阻應大于20M絕緣強度絕緣油介電強度測試儀電源輸入端對機殼應承受工頻2000V、歷時1min的耐壓試驗，應無擊穿、飛弧現(xiàn)象。1.2變壓器和相配的裝置應能在電壓大于15kV時產(chǎn)生一個20mA的最小短路電 流。 1.3保護裝置：裝置應良好接地，進行試驗時盡可能防止產(chǎn)生高頻振蕩，為了保護設(shè)備和避免試油在擊穿瞬間的分解，可與試驗油杯串聯(lián)一個電阻， 以限制擊穿電流。高壓變壓器的初級電路上接一個斷路器，這個斷路器能在試樣擊穿后不超過 0.02s的時間內(nèi)因試樣的擊穿電流作用而動作。斷路器接一個無電壓釋放線圈以保 護設(shè)備。1.4電壓調(diào)節(jié)：電壓調(diào)節(jié)可用下列設(shè)備之一來實現(xiàn)：變比自耦變壓器，電阻分壓器。發(fā)電機磁場調(diào)節(jié)，感應調(diào)節(jié)器。電壓調(diào)節(jié)最好采用自動升壓系統(tǒng)，因為手控調(diào)節(jié)不易得到要求的勻速升壓。1.5試驗電壓的測量：試驗電壓值是電壓的有效值，即電壓峰值除以。電壓可以用峰值電壓表或其他類型的測量電壓表連接到試驗變壓器的輸入端或輸出端來測量。使用的測量儀器須用球隙校正到希望用它測量的全電壓。從球隙得到的電壓與輔助儀器所指示的電壓的比與試驗油杯或球隙是否接入有關(guān)，因此在校正過程中應將試驗油杯接在電路里。如果知道球隙的接入對電壓比的影響可忽略，那么在測量過程中可不接球隙。2，實現(xiàn)按照電力標準DL/T962-2005“測量變壓器油的介質(zhì)損耗”中第5條技術(shù)要求的規(guī)定：如電源的要求、接線方式等達到標準的技術(shù)要求1.1使用環(huán)境條件a) 環(huán)境溫度：040b) 環(huán)境濕度：30%90%c) 海拔度不超過1000m注：對使用在海拔高度1000m以上的介損儀，其絕緣水平應考慮大氣條件的影響。1.2交流電源a) 電源電壓：單相220（110%）Vb) 頻率：50Hz0.5 Hzc) 波形：正弦波，波形失真度不大于5%1.3主要技術(shù)參數(shù)A）測量范圍介損儀的介質(zhì)損耗因數(shù)的測量范圍為00.1，在10kV試驗電壓下，電容內(nèi)施法測量范圍不小于40000pF.絕緣油損耗測試儀的電容測量范圍為20 pF200 pF.注：對于電容量大于40000pF的被試品，例如直流濾波電容器，可以使用介質(zhì)儀的外施法測量B）介損儀的誤差標書方法a)介質(zhì)損耗因數(shù)示值誤差D(a%+D+D0)式中D介質(zhì)損耗因數(shù)示值絕對誤差限值 a-介質(zhì)損耗因數(shù)示值允許的相對誤差D-介質(zhì)損耗因數(shù)測量示值D0-介質(zhì)損耗因數(shù)固定項誤差b)電容量示值誤差C(b%+C+C0)式中C-電容量示值絕對誤差限值 b-電容量示值允許的相對誤差 C-電容量示值 C0-電容固定項誤差c)介損儀的介質(zhì)損耗因數(shù)示值允許相對差a從下列熟中選?。?.5、1、2、5、10；電容量示值允許的相對誤差b應從下列數(shù)值中選取0.2、0.5、1、2、5.d)介損儀因數(shù)固定誤差D0的選取要求：在介質(zhì)損耗因數(shù)00.1的范圍內(nèi)，正接線方式測量時介損儀的固定項誤差應不大于0.0005；反接線方式測量時，介損儀的固定項差應不小于0.001；絕緣油損耗測試的介質(zhì)損耗因數(shù)固定項目應不大于0.0002.e)介損儀電容量固定項誤差C0的選取要求：在電容量0pF200pF的范圍內(nèi)，其誤差應不大于2 pF；在電容量為200 pF及以上時，其固定項誤差應不大于5pF；絕緣油損耗測試儀在電容量20pF200 pF的范圍內(nèi)，介損儀的固定項誤差應不大于2 pF.C）示值誤差在測量范圍內(nèi)，任一校準點的示值誤差，應不大于允許誤差D）示值重復性用實驗性標準差來考核介損儀示值重復性，每個量限內(nèi)的實驗標準差應不大于改限允許誤差的1/10。E）最小分辨力 介損儀的接損耗因數(shù)測量最小分辨力應不低于0.0001.油介損儀的介質(zhì)損耗因數(shù)測量最小分辨力應不低于0.0002.F）內(nèi)附高壓電源技術(shù)參數(shù)a) 高壓電源的額定輸出電壓應不低于10Kvb) 輸出電壓示值誤差應不低于3%c) 輸出電壓波形應為正弦波，其波形失真度不大于5%d) 輸出電壓的頻率采用50Hz,如果為了抗干擾的目的，輸出電壓的頻率應在e) 45Hz 50Hz的范圍內(nèi)選取f) 高壓電源的容量應不小于750VAG）上接高壓標準電容器高壓標準電容器的介質(zhì)損耗因數(shù)不得大于510-5，在額定工作電壓也低于10kV.2.介損儀應具備的功能a) 介損儀的測量結(jié)果應有保持功能，且介質(zhì)損耗因數(shù)顯示為50Hz的測量值；b) 介損儀應具有高壓擊穿保護、過電流保護功能；c) 除手動升壓的介損儀外，在采樣介紹或顯示測量之后，介損儀應能自動切斷高壓電源。3.絕緣性能3.1絕緣電阻a) 介損儀電源端子對機殼的絕緣電阻應不小于2M;b) 介損儀高壓輸出端子對機殼的絕緣電阻不應小于50.3.2介電強度a) 介損儀電源電路與外殼之間的絕緣應能耐受50Hz、1、5KV交流電壓，歷時1min.試驗期間不應發(fā)生閃絡和擊穿b) 介損儀高壓輸出端子和外殼之間的絕緣應能耐受50 Hz、15KV交流電壓，歷時1min.試驗期間不應發(fā)生閃絡和擊穿3實現(xiàn)按照電力標準DL/T962-2005“測量變壓器油的微水”中技術(shù)要求的規(guī)定： 達到標準的技術(shù)要求a) 油的含水量b) 變壓器的上部（運行）油溫、變壓器的下部（運行）油溫c) 變壓器油的流量：每小時 0.02m3 d) 測量范圍：油中水量：5-100ppm（稀釋水）溫度：0-100 Coe) 主過濾器的進口/出口過濾等級：40m4.實現(xiàn)按照電力標準DL/T962-2005“測量變壓器油的微氣”中技術(shù)要求的規(guī)定：達到標準的技術(shù)要求a) 分析周期： 15分鐘完成檢測全過程，可連續(xù)進行監(jiān)測；b) 工作環(huán)境溫度：4055 ；工作環(huán)境濕度：595%；c) 載 氣：高純氮氣 d) 電 源：交流220V 50Hz功率：1.5KWe) 最小檢測濃度：單位：L/L 組 分 H2 CO CO2 CH4 C2H4 C2H6 C2H2 最小檢測濃度 1 5 25 1 0.5 0.5 0.5 量 程 15000 510000 2550000 12000 0.52000 0.52000 0.52000 經(jīng)濟指標推廣這項新技術(shù)可帶來的效益如下：1.社會效益1）通過減少變壓器廢油排放量，創(chuàng)建綠色電網(wǎng)；2）裝置的高度自動化和自治能力的應用能夠明顯減輕電力職工的勞動強度，促進和諧電網(wǎng)發(fā)展；3）有效減少變電主設(shè)備事故發(fā)生率，從而避免大面積停電帶來對社會和人民生活影響。2.經(jīng)濟效益由于變壓器油的狀態(tài)處理涉及方方面面，不能詳述其應用后的直接經(jīng)濟效益和避免的經(jīng)濟損失，僅以北京超高壓公司為例說明如下：該裝置高度自動化的應用，裝置可以無人值守，以減少人力和物力為例，與離線相比一臺變壓器，人員費用、設(shè)備費用、車輛費用等維護費用至少也要節(jié)約幾萬元/臺，對電力公司每年可以節(jié)約近百萬元。3.隱形效益通過應用變壓器在線濾油技術(shù)達到以下隱形效益：1）狀態(tài)監(jiān)測變壓器油可以達到延長變壓器的使用壽命，節(jié)省了投資，既降低了電力公司的管理和運行成本；又提高變壓器運行的可靠性和經(jīng)濟性，保證了變壓器的安全運行。 2) 狀態(tài)檢修維護方法不僅促進電力企業(yè)的電氣試驗、技術(shù)監(jiān)督，還促進了可靠性管理、設(shè)備狀態(tài)評估、風險分析等管理和技術(shù)手段的進步。3）狀態(tài)（在線）檢修維護方法是一種先進的管理思想和實施方法，促進了電力企業(yè)逐步形成長效、閉環(huán)、優(yōu)化、動態(tài)的設(shè)備管理機制4）推廣這項新的技術(shù)，節(jié)約了變壓器油也就是節(jié)約石油，同時也減少廢變壓器油的排放，對節(jié)能減排，保護環(huán)境也有一定貢獻。研究方法在吸收和消化國內(nèi)外在線監(jiān)測和在線處理裝置的先進技術(shù)和設(shè)計思想的基礎(chǔ)上研發(fā)我們具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，先在實驗室模擬，取得經(jīng)驗后在實際變壓器上離線測量，再取得積累經(jīng)驗后修改裝置和軟件，才能在線實際測量。技術(shù)路線1, 按照國標擬訂研發(fā)提綱，制訂關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)：在線取樣、在線測量、在線通信、軟件開發(fā)。2，參照離線測量和通信的技術(shù)，移植到在線監(jiān)測技術(shù)。3，研究開發(fā)適用的軟件，注意實用性和兼容性。4，研制中執(zhí)行先實驗室調(diào)試，后現(xiàn)場試驗；先分組件調(diào)試，再整機調(diào)試的路線。四、工作總體安排和年度進度序號時間段內(nèi) 容13個月收集國內(nèi)外在線測量和在線處理裝置的資料，分析和消化關(guān)鍵技術(shù)，提出幾個方案，選擇技術(shù)經(jīng)濟較優(yōu)的方案。23個月實驗室研究和模擬。編寫、安裝及調(diào)試軟件。1，在線取樣 2，在線監(jiān)測 3，在線變壓器油的回收和處理33個月現(xiàn)場離線測試，修改裝置和軟件。1，在線取樣 2，在線監(jiān)測 3，在線變壓器油的回收和處理4，通信和測量軟件的調(diào)試：現(xiàn)場、遙控及人機對調(diào)。43個月現(xiàn)場在線測試，給裝置初步定型。56789五、實現(xiàn)本項目預期目標已具備的條件（包括過去的研究工作基礎(chǔ)，現(xiàn)有的主要儀器設(shè)備、研究技術(shù)人員及協(xié)作條件，從其它渠道已得到、已申