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【摘 要】目前我国现代化的配电系统中，变压器在供电系统安全可靠性的重要。本文对10kV电网中杆上油浸变压器的未来发展方向进行探讨，并提出5大指标（绿色、安全、可控、自诊断、互联），论述了一种基于现有成熟技术的油浸变压器改造方案，实现与未来智能电网的对接技术，可供相关部门提供一定的参考意义。
【关键词】油浸变压器；可控制；自检；预防；联网；可靠；智能
引言
国家未来的电网发展趋势是智能电网。智能电网的定义和解析根据每个国家自身的电力发展情况有所不同，目前，我国提出智能电网的特征为：坚强、自愈、兼容、经济、集成和优化等。随着我国经济的高速发展，经济规模日益强大，相应的社会用电需求也保持着高速增长，对10kV配网的安全可靠运行要求越来越高。在我国的10kV配网中，应用了大量的开关和配电变压器，实现对用户的最终供电。从未来智能电网的角度来考虑，未来10kV配电网的配电变压器必将具有智能化的特点，作为智能电网的基础单元。本文根据相关研究及应用总结，提出未来10kV配电网中油浸配电变压器的概念和特点。
1 10kV油浸配电变压器的现状分析
目前10kV油浸配电变压器，它的基本结构跟以前没有多大的区别。发展主要的进步体现在变压器设备的损耗上面，随着铁芯材料性能的提高以及铁芯工艺的改善，变压器的损耗得到有效的控制，可以减少变压器设备的损耗问题。但目前在智能化、可靠性、维护性等方面还没研究出突破的紧张。
2 油浸配电变压器的未来发展的主要特点：
那么，未来的油浸式配电变压器具有什么特点呢？根据未来电网的特征，结合到配电网应用的实际需求，总的来说是具有5方面的特点：绿色、安全、可控、自诊断、互联
2.1 绿色
未来电网的发展趋势一定是绿色环保电网为主，绿色，意味着变压器设备与周围环境更协调、更和谐。
所以变压器未来需要做到以下几方面的特点：
（1）要具备低损耗；
（2）要低噪音设计；
（3）要使用更多的环保材料，以减少对环境的污染和损害；
（4）要有更紧凑的结构，减少对空间的占用；
（5）更合理的设计，减少对周围的电磁污染。
2.2 安全
目前我国户外杆上油浸变压器，存在不少安全隐患。如变压器高低压带电端头裸露，跌落式熔断器接线端裸露，避雷器接线端裸露，这些带电裸露点，对人、动物或鸟禽等会存在很大的危险。而且也很容易受雷雨天气、树木枝叶、风筝等因素影响，造成设备故障。对周围的自然环境存在很大的安全隐患。
未来的杆上油浸式变压器必须提供安全可靠的保护和安全绝缘的连接。如高压电缆进线全绝缘连接，低压电缆出线整体密封和绝缘。真正做到安全和全绝缘。
2.3 可控
现在的户外杆上油浸变压器的保护主要使用跌落式熔断器开关。
跌落式熔断器开关虽然使用简单、成本低，但其短路保护及过流保护性能都难说令人满意，而且由于市场上厂家繁多，质量参差不齐，常见误动、异常脱落或保护不作用等，引起配电事故，进而引起主站保护跳闸，导致全线路停电。
另外，柱上变压器很多安装在荒山野岭，变压器故障后定位困难且时间长、现场维护条件恶劣，跌落式熔断器开关保护动作后需要更换熔断器，恢复供电时间长。这些都严重影响配网用电的可靠性，无法能满足未来智能电网的要求。
而未来的杆上油浸变压器的保护，理想的情况是用内置小型断路器开关实现保护，实现更可靠、更精确的过流、短路、接地等故障的保护。
小型断路器开关支持遥测遥信遥控，实现故障就地快速隔离，实时故障状态通报，快速故障排除及迅速恢复供电。
2.4 自诊断
作为智能电网，其要求所有电网的构成单元都可以自主自治。因为构建坚强的电网，需要电网的各个组成设备本身就要足够“坚强”。
未来油浸配电变压器作为智能电网的主要基础设备，必须具备自检测、自诊断功能，从技术角度保证电网基本设备达到更高的自我安全可靠性。
自诊断功能，指变压器设备基于对变压器设备本身的状态参量、运行参量等数据的实时监测，并通过微机控制单元对数据进行处理和评估，得到对设备运行状态的全面准确的判断结果，为变压器设备的运行维护提供参考指导。
变压器在线检测系统并不是新鲜事物，但主要应用于大型变电变压器。由于设备的结构、运行工况、重要性等方面存在差异，配电变压器的实时检测参数与大型变电变压器不尽一样。
配电变压器相对容量较小，电压等级不高，使用数量巨大，但单台影响区域不大，所以从实际应用需求考虑，同时平衡合理的性价比，配电变压器的监测参数远少于大型变电变压器，主要有：环境温度、油顶层温度、油位高度、瓦斯、低压接线端头温度、高低压测电流等。通过对这些参数的实时检测和记录，可以为设备绘制相对完整的运行状态图，可以及时对潜在问题预先处理，做到防患于未然。使得设备的可靠性提高一个等级。
2.5 互联
未来油浸配网变压器的互联特征，不单指设备支持遥控遥测和遥信，更指设备支持Wifi和移动数据。
详细来说有以下：
（1）设备通过可靠通讯，如光纤、电力宽带、微波或专用无线数据网络等，与测控主站系统交换数据，实现3遥（遥控遥测和遥信）。
（2）设备同时还支持各种终端装置，如智能手机、平板电脑、专用数据采集器等等，通过wifi或商用移动数据网络等，实现随时随地的通讯。比如，运行维护人员随时可以通过智能手机查询其管辖范围的任意一台配电变压器的运行状况，例如油温、环境温度、变压器油位、瓦斯、低压接线端头温度、高低压侧电流，有功功率、无功功率、等。 （3）每台变压器设备都有其唯一识别码，运行维护人员可以通过智能手机或其他移动终端，查询到相应变压器的识别码，进而轻松获得变压器舍必完整的设备数据信息。
（4）甚至相邻的设备见都可以自主组网，实现数据的局部区域共享和区域就地保护和后备。
3 未来油浸配电变压器的一种方案
基于上述概念，我们研究并探讨了一种新的油浸配电变压器方案。其具有或部分具有上面描述的未来配电变压器的主要特点。
方案系统图1
图1
方案说明：
3.1 全绝缘
高压接线采用电缆型陶瓷套管，低压接线采用密封接线盒。实现变压器全密封出线。提高变压器的安全性。如下图2，为电缆型陶瓷套管。
图2
3.2 内置断路器保护
综合评估各种变压器保护方式优缺点后，方案采用新设计的内置高压断路器开关进行保护。实现终端对变压器故障及用户故障的就地隔离和保护。
3.3 监测保护功能
对配电变压器状态、断路器开关状态、配电参数进行检测，实现各个电参量、设备状态量的在线实时监测、保护、报警、信息上报。
3.4 无线远程通讯
通过GPRS或CDMA实现远程通讯。现场支持wifi通讯；见图3所示
图3 远程监控
但是要实现区域设备自主组网互联，一些相应的物理网络、标准、规约等等基础条件还没成熟，暂时不具备。
3.5 自诊断
设备测控单元通过实时检测采样得到的变压器的电量参数、状态参数，绘制出变压器设备的实时准确的运行状态图，根据数学诊断模型，以历史数据和实时数据作为输入，提供基于数据的变压器自诊断结果。（比如，可以根据GB/T15164《油浸式电力变压器负载导则》中的规定，油浸式变压器绕组的热点温度基准值是98℃（对应环境温度20℃），在此温度下变压器的绝缘老化率是1，在80-140℃范围内，温度每增加6K，绝缘老化速度增加一倍。据此规律，通过对采样数据的综合处理，就可以对变压器绝缘状态进行定量估算，进而评估其使用寿命。）
设备自诊断结果通过无线通讯，为调度管理人员、运行维护人员等提供操作和维护依据。
检测和诊断是实时的，比较传统的现场巡视的获得的数据更丰富、更全面、更直接、更准确。
设备状态诊断和评估的在线化实时化，可以实现更科学更精细的运维管理，整个管理水平将跃上一个新的台阶。
以上是研究探讨的这种基于未来油浸配电变压器概念的方案，已经在研发和准备试用，尽管在网络和自主互联方面由于技术原因无法实现外，其他特点已经基本具备。作为对油浸配电变压器发展的一种前瞻性研究，在其不断完善和成熟后，必将推动油浸变压器这一传统电力设备的智能化发展。
4 结语
上述本文基于未来智能电网的特点和需求，提出对未来油浸配电变压器的概念特点，同时介绍一种研究中的面向未来电网需求的油浸配电变压器的方案，为推动油浸配电变压器提供一种新思路。
作者简介：
彭元泉（1982—），男、汉族、广东省佛山市、广东电网公司佛山高明供电局、工程师、学士，长期从事配电运行和管理工作。
吴燕平（1970—），女、汉族、广东省佛山市高明区、广东电网公司佛山高明供电局、工程师、学士，长期从事配电网运行管理工作。
赵崇芬（1970—），男、汉族、广东电网公司佛山高明供电局、工程师、学士，长期从事配电运行、营销和管理工作。
【关键词】油浸变压器；可控制；自检；预防；联网；可靠；智能
引言
国家未来的电网发展趋势是智能电网。智能电网的定义和解析根据每个国家自身的电力发展情况有所不同，目前，我国提出智能电网的特征为：坚强、自愈、兼容、经济、集成和优化等。随着我国经济的高速发展，经济规模日益强大，相应的社会用电需求也保持着高速增长，对10kV配网的安全可靠运行要求越来越高。在我国的10kV配网中，应用了大量的开关和配电变压器，实现对用户的最终供电。从未来智能电网的角度来考虑，未来10kV配电网的配电变压器必将具有智能化的特点，作为智能电网的基础单元。本文根据相关研究及应用总结，提出未来10kV配电网中油浸配电变压器的概念和特点。
1 10kV油浸配电变压器的现状分析
目前10kV油浸配电变压器，它的基本结构跟以前没有多大的区别。发展主要的进步体现在变压器设备的损耗上面，随着铁芯材料性能的提高以及铁芯工艺的改善，变压器的损耗得到有效的控制，可以减少变压器设备的损耗问题。但目前在智能化、可靠性、维护性等方面还没研究出突破的紧张。
2 油浸配电变压器的未来发展的主要特点：
那么，未来的油浸式配电变压器具有什么特点呢？根据未来电网的特征，结合到配电网应用的实际需求，总的来说是具有5方面的特点：绿色、安全、可控、自诊断、互联
2.1 绿色
未来电网的发展趋势一定是绿色环保电网为主，绿色，意味着变压器设备与周围环境更协调、更和谐。
所以变压器未来需要做到以下几方面的特点：
（1）要具备低损耗；
（2）要低噪音设计；
（3）要使用更多的环保材料，以减少对环境的污染和损害；
（4）要有更紧凑的结构，减少对空间的占用；
（5）更合理的设计，减少对周围的电磁污染。
2.2 安全
目前我国户外杆上油浸变压器，存在不少安全隐患。如变压器高低压带电端头裸露，跌落式熔断器接线端裸露，避雷器接线端裸露，这些带电裸露点，对人、动物或鸟禽等会存在很大的危险。而且也很容易受雷雨天气、树木枝叶、风筝等因素影响，造成设备故障。对周围的自然环境存在很大的安全隐患。
未来的杆上油浸式变压器必须提供安全可靠的保护和安全绝缘的连接。如高压电缆进线全绝缘连接，低压电缆出线整体密封和绝缘。真正做到安全和全绝缘。
2.3 可控
现在的户外杆上油浸变压器的保护主要使用跌落式熔断器开关。
跌落式熔断器开关虽然使用简单、成本低，但其短路保护及过流保护性能都难说令人满意，而且由于市场上厂家繁多，质量参差不齐，常见误动、异常脱落或保护不作用等，引起配电事故，进而引起主站保护跳闸，导致全线路停电。
另外，柱上变压器很多安装在荒山野岭，变压器故障后定位困难且时间长、现场维护条件恶劣，跌落式熔断器开关保护动作后需要更换熔断器，恢复供电时间长。这些都严重影响配网用电的可靠性，无法能满足未来智能电网的要求。
而未来的杆上油浸变压器的保护，理想的情况是用内置小型断路器开关实现保护，实现更可靠、更精确的过流、短路、接地等故障的保护。
小型断路器开关支持遥测遥信遥控，实现故障就地快速隔离，实时故障状态通报，快速故障排除及迅速恢复供电。
2.4 自诊断
作为智能电网，其要求所有电网的构成单元都可以自主自治。因为构建坚强的电网，需要电网的各个组成设备本身就要足够“坚强”。
未来油浸配电变压器作为智能电网的主要基础设备，必须具备自检测、自诊断功能，从技术角度保证电网基本设备达到更高的自我安全可靠性。
自诊断功能，指变压器设备基于对变压器设备本身的状态参量、运行参量等数据的实时监测，并通过微机控制单元对数据进行处理和评估，得到对设备运行状态的全面准确的判断结果，为变压器设备的运行维护提供参考指导。
变压器在线检测系统并不是新鲜事物，但主要应用于大型变电变压器。由于设备的结构、运行工况、重要性等方面存在差异，配电变压器的实时检测参数与大型变电变压器不尽一样。
配电变压器相对容量较小，电压等级不高，使用数量巨大，但单台影响区域不大，所以从实际应用需求考虑，同时平衡合理的性价比，配电变压器的监测参数远少于大型变电变压器，主要有：环境温度、油顶层温度、油位高度、瓦斯、低压接线端头温度、高低压测电流等。通过对这些参数的实时检测和记录，可以为设备绘制相对完整的运行状态图，可以及时对潜在问题预先处理，做到防患于未然。使得设备的可靠性提高一个等级。
2.5 互联
未来油浸配网变压器的互联特征，不单指设备支持遥控遥测和遥信，更指设备支持Wifi和移动数据。
详细来说有以下：
（1）设备通过可靠通讯，如光纤、电力宽带、微波或专用无线数据网络等，与测控主站系统交换数据，实现3遥（遥控遥测和遥信）。
（2）设备同时还支持各种终端装置，如智能手机、平板电脑、专用数据采集器等等，通过wifi或商用移动数据网络等，实现随时随地的通讯。比如，运行维护人员随时可以通过智能手机查询其管辖范围的任意一台配电变压器的运行状况，例如油温、环境温度、变压器油位、瓦斯、低压接线端头温度、高低压侧电流，有功功率、无功功率、等。 （3）每台变压器设备都有其唯一识别码，运行维护人员可以通过智能手机或其他移动终端，查询到相应变压器的识别码，进而轻松获得变压器舍必完整的设备数据信息。
（4）甚至相邻的设备见都可以自主组网，实现数据的局部区域共享和区域就地保护和后备。
3 未来油浸配电变压器的一种方案
基于上述概念，我们研究并探讨了一种新的油浸配电变压器方案。其具有或部分具有上面描述的未来配电变压器的主要特点。
方案系统图1
图1
方案说明：
3.1 全绝缘
高压接线采用电缆型陶瓷套管，低压接线采用密封接线盒。实现变压器全密封出线。提高变压器的安全性。如下图2，为电缆型陶瓷套管。
图2
3.2 内置断路器保护
综合评估各种变压器保护方式优缺点后，方案采用新设计的内置高压断路器开关进行保护。实现终端对变压器故障及用户故障的就地隔离和保护。
3.3 监测保护功能
对配电变压器状态、断路器开关状态、配电参数进行检测，实现各个电参量、设备状态量的在线实时监测、保护、报警、信息上报。
3.4 无线远程通讯
通过GPRS或CDMA实现远程通讯。现场支持wifi通讯；见图3所示
图3 远程监控
但是要实现区域设备自主组网互联，一些相应的物理网络、标准、规约等等基础条件还没成熟，暂时不具备。
3.5 自诊断
设备测控单元通过实时检测采样得到的变压器的电量参数、状态参数，绘制出变压器设备的实时准确的运行状态图，根据数学诊断模型，以历史数据和实时数据作为输入，提供基于数据的变压器自诊断结果。（比如，可以根据GB/T15164《油浸式电力变压器负载导则》中的规定，油浸式变压器绕组的热点温度基准值是98℃（对应环境温度20℃），在此温度下变压器的绝缘老化率是1，在80-140℃范围内，温度每增加6K，绝缘老化速度增加一倍。据此规律，通过对采样数据的综合处理，就可以对变压器绝缘状态进行定量估算，进而评估其使用寿命。）
设备自诊断结果通过无线通讯，为调度管理人员、运行维护人员等提供操作和维护依据。
检测和诊断是实时的，比较传统的现场巡视的获得的数据更丰富、更全面、更直接、更准确。
设备状态诊断和评估的在线化实时化，可以实现更科学更精细的运维管理，整个管理水平将跃上一个新的台阶。
以上是研究探讨的这种基于未来油浸配电变压器概念的方案，已经在研发和准备试用，尽管在网络和自主互联方面由于技术原因无法实现外，其他特点已经基本具备。作为对油浸配电变压器发展的一种前瞻性研究，在其不断完善和成熟后，必将推动油浸变压器这一传统电力设备的智能化发展。
4 结语
上述本文基于未来智能电网的特点和需求，提出对未来油浸配电变压器的概念特点，同时介绍一种研究中的面向未来电网需求的油浸配电变压器的方案，为推动油浸配电变压器提供一种新思路。
作者简介：
彭元泉（1982—），男、汉族、广东省佛山市、广东电网公司佛山高明供电局、工程师、学士，长期从事配电运行和管理工作。
吴燕平（1970—），女、汉族、广东省佛山市高明区、广东电网公司佛山高明供电局、工程师、学士，长期从事配电网运行管理工作。
赵崇芬（1970—），男、汉族、广东电网公司佛山高明供电局、工程师、学士，长期从事配电运行、营销和管理工作。