Bruk av vedlikeholdsfrie transformatorpuster i stasjon

For øyeblikket er tradisjonelle type puster bredt brukt i transformatorer. Fugtabsorberende evnen til silikagel vurderes fremdeles av drifts- og vedlikeholdsansatte gjennom visuell observasjon av fargeendringen på silikagelkuler. Personell sin subjektive vurdering spiller en avgjørende rolle. Selv om det er klart bestemt at silikagel i transformatorpuster skal byttes ut når mer enn to tredeler av den endrer farge, finnes det fremdeles ingen nøyaktig kvantitativ metode for å bestemme hvor mye absorberingskapasiteten reduseres på spesifikke stadier av fargeendring.

Vedlikeholds- og driftspersonals ferdighetsnivå varierer betydelig, noe som fører til store forskjeller i visuell identifisering. Noen produsenter og individer har utført relatert forskning, som deteksjon av fugtinnhold i luften etter filtrering med silikagel eller gjennomføring av sanntidsovervåking av silikagelens vekt. Innbygde datamaskiner brukes for kontroll, deteksjon og dataoverføring for å automatisk kontrollere oppvarming og fjerne fugt fra silikagel.

1. Analyse av nåværende teknisk status
1.1 Forskning på transformatorpuster av utenlandske institusjoner
I mange år har det, basert på akademisk forskning og praktiske anvendelser i utlandet, vært ansett som den mest vanlige, utbredte og effektive metoden å vurdere silikagelens mättnad ved å måle fugtinnholdet i luften etter absorpsjon av silikagel. Imidlertid kan denne metoden fremdeles ikke direkte kvantifisere silikagelens fugtmättnad; den indikerer bare kvalitativt—ved indirekte midler—at absorberingskapasiteten har sunket og at det kreves tørkning.

MR Company tilbyr for øyeblikket et lignende produkt for å løse dette problemet, ved å bruke fuktighetssensorprinsipp for å evaluere silikagelens fugtinnhold, ved bruk av hvit silikagel (ikke-indikator-type). Dets ulemper inkluderer: fuktighetssensorene har tendens til å mislykkes når de er utsatt for mättet fuktighet (konkretisering til vannkropper), hvit silikagel lar ikke brukerne visuelt bekrefte dens fugtabsorberende effekt, og tørkning/gjenopprettelsesprosessen kan ikke verifiseres.

ABB tilbyr også en lignende løsning med dobbelt-rørstruktur. Under drift kobler en magnetventil én rør til bevaringsreservoarets pustekanal, mens den andre undergår tørkning og gjenopprettelse. På grunn av dets store størrelse, tyngde og høye kostnader, er det imidlertid ikke egnet for ombygging av eksisterende konvensjonelle puster på stedet.

1.2 Forskning på transformatorpuster av innenlandske institusjoner
Noen innenlandske bedrifter har utviklet vedlikeholdsfrie puster. Disse enhetene bruker online veiing for å etablere modeller av silikagelens fugtmättnad og tidbasert oppvarmingstørkning. Ved å bruke uskarpe kontrollteori, oppnår de ideell lufttørkning og vitenskapelig tørkning. For å sikre at pusterutstyr passer til transformatorers levetid, benyttes robuste militærstandard mikroprosessorer og VxWorks operativsystem, sammen med høyst stabile sensor- og aktuatorkomponenter. Dette realiserer virkelig vedlikeholdsfri drift for transformatorpuster, noe som betydelig forbedrer arbeids-effektivitet og sikkerhet på stedet, samt forbedrer strømforsyningsystemenes pålitelighet.

1.3 To eksisterende synspunkter om erstattelse av tradisjonelle puster
Det finnes for øyeblikket ingen enstemmig konsensus i energisektoren angående påvirkningen av å erstatte silikagel i hovedtransformatorpuster på Buchholz (gass) beskyttelse. Mens det generelt er enig om at under silikagelestattelse må tunggassbeskyttelsen skiftes fra “trip” til “alarm”-modus, finnes det betydelige uenigheter om hvordan beskyttelsen skal konfigureres etter erstattelse.

Et synspunkt er at erstattelse av pusterens silikagel kan føre til falsk tripping av gassbeskyttelsen; derfor bør transformatoren etter erstattelse gjennomgå 24 timers prøveoperasjon (med tunggassbeskyttelse satt til alarm) før den skifter tilbake til trip-modus.

Det andre synspunktet argumenterer for at når silikagelestattelse er fullført, har det ingen videre påvirkning på tunggassbeskyttelsen, så beskyttelsen bør umiddelbart gjenopprettes til trip-modus.

For øyeblikket bruker en viss strømforsyningsselskap følgende prosedyre: før erstattelse, ber de om godkjenning fra dispeturet for å skifte tunggassbeskyttelseskoblingen fra trip til signalmodus; etter fullførelse, ber de igjen om dispeturets godkjenning for å gjenopprette den til trip-modus. De verifiserer at en terminal av tunggassbeskyttelseskoblingen bærer –110V, mens den andre er uten spenning, før de re-engagerer koblingen.

1.4 Nåværende anvendelsesstatus for transformatorpuster
Strømforsyningsselskapet bruker for øyeblikket to typer puster: demonterbare organiske glasbehållere og ikkedemonterbare behållere. For demonterbare puster, krever erstattelsesprosessen høy presisjon fra operatører angående prosedyrer og skruetrøkk; ellers kan det lett skade organisk glass. Hele prosessen er tidskrevende, og gjentatte erstattelser ofte fører til dårlig tettning i forbindelser, noe som tillater ufiltret fuktig luft å tre inn i bevaringsreservoaret og potensielt forårsake fugtinndring i transformatorolje.

Ikke-demonterbare puster unngår disse problemene, men presenterer et annet: det lille fyllingsåpningen fører til silikagelutspilling under erstattelse, noe som forurenser miljøet.

Blant selskapets 64 understasjoner, ble silikagel erstattet 178 ganger i 2015, totalt 541 kg. Erstattelseshyppigheten øker betydelig under regntiden på grunn av høy fuktighet, noe som krever betydelig arbeidskraft og materialressurser. I fjellområder øker transportrisiko ytterligere på grunn av veikollaps og steinskjut under regntiden.

2. Arbeidsprinsipp for vedlikeholdsfrie transformatorpuster
JY-MXS-serien vedlikeholdsfrie puster monteres på bevaringsreservoaret til oljeinnsprøytete transformatorer. Når transformatorolje utvider eller kontraherer på grunn av last eller miljøtemperaturendringer, passerer gassen i bevaringsreservoaret gjennom tørstoffet inne i vedlikeholdsfrie puster, fjerner støv og fuktighet fra luften for å opprettholde isolasjonstyrken til transformatoroljen.

Etter langvarig bruk, når tørstoffet blir fuktig, aktiverer pusten automatisk sin varmefunksjon for å fjerne fuktighet. Systemet består hovedsakelig av en filterbeholder, glasrør, hovedakse, belastningscelle (vektssensor), temperatur/fuktighetssensore, varmelement, kontrollbrett og silikagel.

Når konservatoren sukker inn luft, passer den først gjennom et sintermetallfilternett som fjerner støv. Den filtrerte luften strømmer deretter gjennom tørrefammeren, hvor fuktigheten blir fullstendig absorbert av tørstoffet.

Fuktighetssyrenivået til silikagelen måles av en belastningscelle installert inne i pusten. Når syrenivået overstiger et forhåndsinnstilt terskelverdi, aktiveres karbonfiber-varmeelementer inne i tørrefammeren for å tørke tørstoffet. Det resulterende dampen diffuserer utover gjennom konveksjon, passerer gjennom metallnettet, kondenserer på glasrøret, og flyter ned til en metallflanse nederst, og forlater pusten.

Hvis fuktighetssensoren mislykkes, sikrer en timerkontroller inne i kontrollboksen periodisk varming ved forhåndsinnstilte intervaller, noe som oppnår ekte drift uten vedlikehold.

3. Anvendelse av vedlikeholdsfree transformer puster
Strømselskapet installerte JY-MXS-serien vedlikeholdsfree puster på de lasttap-byttene (OLTC) og hovedlegemene til No. 1 hovedtransformatorer på to geografisk distinkte 110 kV understasjoner (Understasjon A og Understasjon B).

Etter mer enn ett år med drift:

• På Understasjon A, krevede No. 1 hovedtransformator null silikagelebytter både for OLTC og hovedlegeme puster. I motsetning til dette, gikk No. 2 hovedtransformator gjennom 5 hovedlegeme pusterbytter (i alt 15 kg) og 6 OLTC pusterbytter (i alt 6 kg).

• På Understasjon B, krevede No. 1 hovedtransformator også null bytter. No. 2 hovedtransformator hadde 3 hovedlegeme bytter (9 kg) og 5 OLTC bytter (5 kg).

Driftsdata og punktkontroller viser at alle funksjoner til vedlikeholdsfree puster fungerte normalt. Når silikagel nådde et visst syrenivå, aktiveret varmelementet umiddelbart basert på sensor-signaler for å tørke perlene. Videre, ved å analysere seks måneders historiske vektdata, etablerte kontrolleren et fuktighetsoptokmønster og implementerte en hybridstrategi som kombinerer vektbaseret og tidsstyrt kontroll, reduserte ansattes arbeidsbyrde, økte automatisering, og ga økonomiske og samfunnsmessige fordeler.

4. Konklusjon
Til sammenfatning, ved å installere vedlikeholdsfree puster på både lasttap-byttene og hovedlegemene til transformatorer i understasjoner, muliggjøres det:

• Sensor-drevet varming for å fjerne fuktighet fra syret silikagel,

• Eksternt sanntidsovervåking via kommunikasjonsfunksjoner,

• Selv-diagnoseevne for enklere vedlikehold.

Disse egenskapene demonstrerer at vedlikeholdsfree puster kan fullstendig erstatte tradisjonelle systemer, effektivt løser transformatorers behov for fuktighetsabsorpsjon, og oppnår ekte drift uten vedlikehold. I tillegg, siden bytting av silikagel er eliminert, løses den lange debatten over tunggassbeskyttelsesinnstillinger etter bytting.

Ved å bruke vedlikeholdsfree puster, lar det strømselskapet overvåke tilbehørstatus online, få sanntidsstatus for utstyr, og implementere forebyggende tiltak før feil oppstår—hindre transformatorer fra å drive under full last mens skjulte risikoer eksisterer. Dette fyller hullet etter tradisjonelle pusters evne til å støtte online-overvåking.

I tillegg reduserer det drastisk arbeidskostnader og rutineinspeksjonsutgifter, fremmer gjenvinning av avfall, og mildrer risiko for store ulykker forårsaket av små tilbehørsfeil. Dette gir mer effektiv, vitenskapelig planlegging av vedlikeholdsaktiviteter, eliminerer unødvendige utgifter, sikrer bærekraftig og trygg drift av transformatorer, og oppnår til slutt mål om økt produktivitet, effektivitet, sikkerhet og miljøvern.