從發(fā)電到用電，電力變壓器繼續(xù)發(fā)揮著將能量從較高電壓降壓到較低電壓的重要作用。無論是位于輸電還是配電級變電站，一臺變壓器都可以滿足數(shù)千個客戶的需求，也可以專用于大型工業(yè)廠房、數(shù)據(jù)中心、醫(yī)院或其他關(guān)鍵操作。

我們對變壓器的依賴意味著任何故障都可能對企業(yè)和家庭造成嚴(yán)重破壞，并影響安全。它不僅可以代表重大停電，就像最近影響堪薩斯城10，000名客戶的那次停電一樣，而且變壓器故障也可能導(dǎo)致火災(zāi)，就像去年安大略省溫莎市那樣?；馂?zāi)往往對人類安全構(gòu)成威脅。最近在泰國曼谷發(fā)生的變壓器爆炸引發(fā)的一場大火造成兩人死亡，多人受傷。爆炸發(fā)生在當(dāng)?shù)毓檬聵I(yè)公司訪問現(xiàn)場30分鐘后，這一事實(shí)表明，變壓器常規(guī)檢查不足以防止災(zāi)難。

為什么評估變壓器健康狀況是一個日益嚴(yán)重的問題？
變壓器是長壽命的資產(chǎn)，故障率在大約30年后顯著增加。美國配電變壓器的平均年齡為42年，而70%的輸電線路和電力變壓器為25年或以上。由于監(jiān)測系統(tǒng)的當(dāng)前成本和復(fù)雜性，目前對電網(wǎng)中變壓器資產(chǎn)的監(jiān)測很少，除了最大的資產(chǎn)。這導(dǎo)致缺乏對變壓器健康狀況和穩(wěn)健性的可見性，這反過來又推動了保守的資產(chǎn)管理。如果沒有及時、有效的評估變壓器健康狀況，就需要保守的管理和大量的投資來避免災(zāi)難性的失敗。

這種保守的行為包括提前停用網(wǎng)絡(luò)資產(chǎn)，以便放心地避免故障。這種策略鼓勵超支，因?yàn)樘崆案鼡Q可能還有多年使用壽命的變壓器資產(chǎn)。

但是，現(xiàn)在面臨著巨大的商業(yè)等壓力，他們需要在不影響業(yè)務(wù)連續(xù)性和客戶服務(wù)的情況下降低成本并提高基礎(chǔ)架構(gòu)利用率?，F(xiàn)在是時候考慮一種更積極的管理方法，通過延長使用壽命來節(jié)省資本支出。

公用事業(yè)公司現(xiàn)在認(rèn)識到更智能的變電站和其他資產(chǎn)的潛在好處，許多公用事業(yè)公司已經(jīng)在進(jìn)行此類投資以改善網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營。IDC預(yù)測，到2020年，四分之一的公用事業(yè)公司將集成新的傳感器數(shù)據(jù)和認(rèn)知功能，以提高其資產(chǎn)效率并降低維護(hù)成本。

作為這一智能變電站戰(zhàn)略的一部分，監(jiān)控和維護(hù)變壓器的健康狀況從未如此重要。然而，在過去，準(zhǔn)確評估風(fēng)險因素一直是一個復(fù)雜的問題。讓我們來看看為什么會這樣。

變壓器可靠性面臨的最大風(fēng)險是什么？
簡短的答案是熱量和水分。這些因素會加速變壓器老化。具體而言，高溫會導(dǎo)致變壓器內(nèi)部的紙張絕緣失效。發(fā)生這種情況時，變壓器承受正常工作應(yīng)力的能力較差。

水分會加劇這種老化效果。在80oF下運(yùn)行的完全干燥的牛皮紙應(yīng)該可以使用20年以上。但是添加2%的水分，壽命就會縮短到只有三年。

評估變壓器健康狀況的挑戰(zhàn)
使用變送器溫控器測量變壓器溫度相對容易，使用變壓器繞組中的傳感器或測量頂部油溫。測量水分更難。當(dāng)變壓器運(yùn)行時，測量紙張的水分含量(95%的水分將在那里)是不可能的，并且測量油的水分含量容易出錯。



紙張和油的水分含量之間存在復(fù)雜的關(guān)系，可以說，當(dāng)兩者處于“平衡”狀態(tài)時，它們之間存在直接關(guān)系。然而，在有源變壓器中很少發(fā)生平衡。水分測量因油的性質(zhì)(年齡、污染物等)、紙張質(zhì)量、熱量對紙張與油的不同影響、水分在紙張層中的移動等因素而變得更加復(fù)雜。

由于所有這些動態(tài)活動，試圖通過單次油測試來了解變壓器的狀態(tài)就像試圖通過僅測量單個點(diǎn)來了解整個電力系統(tǒng)的動態(tài)狀態(tài)一樣 - 它根本不全面或準(zhǔn)確。

準(zhǔn)確性的關(guān)鍵：變壓器在線監(jiān)測
連續(xù)監(jiān)測可以幫助平均由上述動態(tài)條件引起的不準(zhǔn)確。一個可以連續(xù)測量最高油溫以及“相對飽和度或水活度”的系統(tǒng)，可以更準(zhǔn)確地估計(jì)紙張的含水量，從而計(jì)算紙張的年齡和剩余壽命。

然而，由于老化紙的含水特性，完全準(zhǔn)確的評估需要在變壓器的頂部、底部和熱點(diǎn)處進(jìn)行年齡分析。執(zhí)行這些復(fù)雜的計(jì)算需要高級算法。

使用智能分析預(yù)測變壓器壽命
智能分析系統(tǒng)可自動對變壓器紙張中的含水量進(jìn)行復(fù)雜的分析，同時考慮到上述要求。系統(tǒng)使用變壓器傳感器的數(shù)據(jù)，這是一種低成本設(shè)備，可測量指示局部放電的多種溫度，水活動，振動和RF信號。

準(zhǔn)確的分析可以根據(jù)當(dāng)前負(fù)載曲線預(yù)測紙張老化和剩余壽命。然后，儀表板允許用戶根據(jù)所選的負(fù)載配置文件對老化的其他預(yù)測進(jìn)行建模。

智能分析系統(tǒng)的易用性和能力可以簡化這些復(fù)雜的分析，可以幫助資產(chǎn)管理者：
◆評估和預(yù)測整個變壓器機(jī)組的運(yùn)行狀況和壽命
◆根據(jù)變壓器風(fēng)險排名，而不是根據(jù)資產(chǎn)的年齡，采用昂貴、保守的資產(chǎn)退役方法，做出有關(guān)維護(hù)和更換的數(shù)據(jù)驅(qū)動型決策。

相關(guān)閱讀
◆聊聊干式變壓器溫度控制系統(tǒng)
◆十種常見干式變壓器溫控器顯示故障處理方法
◆如何理解變壓器容量kVA和用電量kW之間的關(guān)系