一種變壓器熱老化實(shí)時(shí)模擬測量裝置及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種變壓器熱老化實(shí)時(shí)模擬測量裝置及其應(yīng)用，其中，測量裝置與變壓器連接，包括殼體，變壓器包括變壓器油箱，殼體與變壓器油箱連接，內(nèi)部填充絕緣油，測量裝置還包括均設(shè)在殼體內(nèi)的熱點(diǎn)溫升模擬單元和絕緣紙老化模擬單元，熱點(diǎn)溫升模擬單元的輸入端與變壓器連接，輸出端與絕緣紙老化模擬單元熱連接；工作時(shí)，殼體溫度與變壓器油箱油溫一致，熱點(diǎn)溫升模擬單元實(shí)時(shí)模擬變壓器內(nèi)熱點(diǎn)溫升，從而在測量裝置中實(shí)時(shí)模擬變壓器運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)絕緣紙老化模擬單元模擬變壓器熱老化狀態(tài)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有測量精準(zhǔn)且無需破壞變壓器機(jī)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種變壓器熱老化實(shí)時(shí)模擬測量裝置及其應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種變壓器熱老化測量技術(shù)，尤其是涉及一種變壓器熱老化實(shí)時(shí)模擬測量裝置及其應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]油浸式電力變壓器絕緣采用油紙(板)絕緣結(jié)構(gòu)形式，其中固體絕緣大部分由纖維素構(gòu)成，其老化受到溫度的顯著影響，簡稱熱老化。目前來說，熱老化檢測方法可分為:
[0003](I)老化產(chǎn)物檢測法
[0004]變壓器絕緣老化會生成CO和C02 ;糠醛；丙酮等分解物，運(yùn)行中可通過檢測這些成分的含量及其變化來估算老化程度，盡管此類方法簡便易行，但由于無法區(qū)分正常老化與異常缺陷，無法控制油樣處理對結(jié)果的影響，因此將帶有很大的不確定性，在老化分析中的偏差較大，只能將其作為參考，若作為判據(jù)則是不靈敏、不確切和不可靠的。且該類方法只能反映設(shè)備平均老化程度，不能體現(xiàn)設(shè)備的短板，給運(yùn)行帶來了隱患。因此，目前該類方法只作為參考。
[0005](2)電氣試驗(yàn)法
[0006]基于介質(zhì)響應(yīng)的回復(fù)電壓法(RVM)、極化/去極化電流(PDC)以及頻域介電譜(FDS)三種方法在上世紀(jì)70年代就有所研宄，早期首先作為電介質(zhì)物理現(xiàn)象和特性在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)開展研宄，后被證實(shí)介質(zhì)響應(yīng)圖譜與油紙絕緣的水分含量和老化狀態(tài)存在著較強(qiáng)的相關(guān)性關(guān)系。該方法存在的主要缺陷在于:1)無法區(qū)分絕緣紙內(nèi)水分含量的來源，因此受潮、滲漏等缺陷將顯著改變估算的結(jié)果；2)目前數(shù)據(jù)基礎(chǔ)較少，無法針對不同結(jié)構(gòu)、不同絕緣紙選用、不同運(yùn)行條件的變壓器設(shè)備個(gè)體進(jìn)行較為準(zhǔn)確的估算；3)該類方法只能反映設(shè)備平均老化程度，不能體現(xiàn)設(shè)備的短板，給運(yùn)行帶來了隱患；4)測試時(shí)需要停電，影響了電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。綜上，該方法仍處于研發(fā)、試用階段。
[0007](3)熱老化實(shí)時(shí)計(jì)算方法
[0008]熱老化實(shí)時(shí)計(jì)算關(guān)注的是熱點(diǎn)溫升，更能體現(xiàn)變壓器設(shè)備的局部特征，但由于I)溫度與材料老化的量化關(guān)系，尚未確定，無法由溫度結(jié)果較為準(zhǔn)確的直接得到老化程度；2)溫升計(jì)算需要長期、大量的環(huán)境、負(fù)荷、冷卻系統(tǒng)運(yùn)行信息等外部參數(shù)及變壓器不同條件下的溫度參數(shù)，收集困難極大，因此該方法也只能作為運(yùn)行的參考依據(jù)。
[0009](4)取樣材料測試法
[0010]取樣材料測試是目前最為準(zhǔn)確的老化評估方法，它通過采集變壓器內(nèi)部紙樣后進(jìn)行聚合度測試，得到老化的直接結(jié)果，但此方法的最大不足在于:除非變壓器完全解體，它無法取得變壓器內(nèi)部熱點(diǎn)的紙樣，即無法估算老化的短板；而一旦解體，老化評估的意義將蕩然無存。
[0011]例如中國專利CN 101408578 B公開了一種變壓器油紙絕緣多因于加速老化試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法，試驗(yàn)裝置包括電熱老化箱，電熱老化箱內(nèi)設(shè)置有變壓器油紙絕緣模擬裝置、振動裝置和用于控制電熱老化箱內(nèi)溫度的溫度控制裝置，所述振動裝置能帶動變壓器油紙絕緣模擬裝置振動，變壓器油紙絕緣模擬裝置與高壓電源電連接，然而該試驗(yàn)裝置并沒有對變壓器自帶的例如變壓器CT以及變壓器郵箱內(nèi)的油溫傳感器加以利用，因此其一是沒有考慮到變壓器內(nèi)的熱點(diǎn)溫升，并且加速老化過程的模擬不能實(shí)時(shí)模擬變壓器老化情況，因此其老化試驗(yàn)不夠精確，二是試驗(yàn)裝置及的老化試驗(yàn)沒有考慮到變壓器年限，試驗(yàn)裝置及不能伴隨變壓器整個(gè)生命周期的試驗(yàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種測量精準(zhǔn)且無需破壞變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變壓器熱老化實(shí)時(shí)模擬測量裝置及其應(yīng)用。
[0013]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0014]一種變壓器熱老化實(shí)時(shí)模擬測量裝置，該測量裝置與變壓器連接，包括殼體，所述變壓器包括變壓器油箱，所述殼體與變壓器油箱連接，內(nèi)部填充絕緣油，所述測量裝置還包括均設(shè)在殼體內(nèi)的熱點(diǎn)溫升模擬單元和絕緣紙老化模擬單元，所述熱點(diǎn)溫升模擬單元的輸入端與變壓器連接，輸出端與絕緣紙老化模擬單元熱連接，其中，熱連接表示連接雙方存在熱交換；
[0015]工作時(shí)，殼體溫度與變壓器油箱油溫一致，所述熱點(diǎn)溫升模擬單元實(shí)時(shí)模擬變壓器內(nèi)熱點(diǎn)溫升，從而在所述測量裝置中實(shí)時(shí)模擬變壓器運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)絕緣紙老化模擬單元模擬變壓器熱老化狀態(tài)。
[0016]所述熱點(diǎn)溫升模擬單元為溫升模擬電阻，所述溫升模擬電阻與變壓器CT的二次端連接。
[0017]所述絕緣紙老化模擬單元包括分別對應(yīng)變壓器不同采樣年限的多段平行設(shè)置的絕緣紙?jiān)嚇?，所述絕緣紙?jiān)嚇泳c溫升模擬電阻熱連接。
[0018]所述絕緣紙?jiān)嚇拥亩螖?shù)為8-10。
[0019]所述溫升模擬電阻為可調(diào)電阻。
[0020]所述測量裝置還包括油溫控制單元，所述油溫控制單元包括加熱器、控制器和用于采集殼體溫度的殼溫傳感器，所述控制器的輸入端分別與殼溫傳感器的輸出端和變壓器油溫傳感器連接，輸出端與加熱器的輸入端連接，所述加熱器的輸出端和殼溫傳感器的輸入端均與殼體連接。
[0021]所述殼體與變壓器油箱頂部熱連接。
[0022]一種變壓器熱老化實(shí)時(shí)模擬測量裝置的應(yīng)用方法，包括步驟:
[0023]A.將所述測量裝置與待測量變壓器連接；
[0024]B.變壓器運(yùn)行過程中，所述測量裝置實(shí)時(shí)模擬變壓器運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)絕緣紙老化模擬單元實(shí)時(shí)模擬變壓器熱老化狀態(tài)；
[0025]C.通過對絕緣紙老化模擬單元進(jìn)行聚合度測試，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對變壓器熱老化狀態(tài)的測量。
[0026]所述步驟B中模擬變壓器運(yùn)行狀態(tài)過程具體為:模擬殼體的溫度與變壓器油箱內(nèi)油溫一致，同時(shí)熱點(diǎn)溫升模擬單元模擬變壓器內(nèi)熱點(diǎn)溫升。
[0027]所述步驟C具體為:當(dāng)變壓器到達(dá)采樣年限時(shí)，選擇絕緣紙老化模擬單元中對應(yīng)該年限的一段絕緣紙?jiān)嚇?進(jìn)行聚合度測試。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0029]I)本發(fā)明通過在測量裝置中實(shí)時(shí)模擬變壓器運(yùn)行時(shí)的熱狀態(tài)，可直接得到與變壓器熱點(diǎn)老化一致的絕緣紙?jiān)嚇?，結(jié)果最為直接、準(zhǔn)確，同時(shí)又不用破壞變壓器的結(jié)構(gòu)。
[0030]2)本發(fā)明避免了變壓器外接諸多裝置及大量數(shù)據(jù)信息的收集，實(shí)現(xiàn)簡單，投資節(jié)省O
[0031]3)溫升模擬電阻直接與變壓器CT的二次端連接，不需要額外的外界設(shè)備采集變壓器運(yùn)行時(shí)的實(shí)時(shí)負(fù)荷信息，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。
[0032]4)控制器與變壓器自帶油溫傳感器連接，充分利用了變壓器原有組件。
[0033]5)本發(fā)明在測量時(shí)，不需要設(shè)備停電配合，對運(yùn)行可靠性無影響。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖2為本發(fā)明實(shí)施例二中油溫控制單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖3為本發(fā)明實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]其中:1、殼體，2、變壓器，3、絕緣紙?jiān)嚇樱?、油溫控制單元，21、變壓器CT，22、變壓器油箱，41、控制器，42、加熱器，43、殼溫傳感器，221、油溫傳感器。

【具體實(shí)施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0039]實(shí)施例一:
[0040]一種變壓器熱老化實(shí)時(shí)模擬測量裝置，如圖1所示，該測量裝置與變壓器2連接，包括殼體1，變壓器2包括變壓器油箱22，殼體I與變壓器油箱22連接，內(nèi)部填充絕緣油，可調(diào)整絕緣油的有兩，外部采用密封，測量裝置還包括均設(shè)在殼體I內(nèi)的熱點(diǎn)溫升模擬單元和絕緣紙老化模擬單元，熱點(diǎn)溫升模擬單元的輸入端與變壓器2連接，輸入端與絕緣紙老化模擬單元連接；
[0041]工作時(shí)，殼體I溫度與變壓器油箱22油頂層溫度一致，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)測量裝置內(nèi)絕緣油的溫度與變壓器油箱22內(nèi)有頂層溫度一致，熱點(diǎn)溫升模擬單元實(shí)時(shí)模擬變壓器內(nèi)熱點(diǎn)溫升，從而在測量裝置中實(shí)時(shí)模擬變壓器運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)絕緣紙老化模擬單元模擬變壓器熱老化狀態(tài)。
[0042]油溫控制單元為溫升模擬電阻艮，溫升模擬電阻艮與變壓器CT 21的二次端連接。
[0043]溫升模擬電阻Rx為可調(diào)電阻，因?yàn)榭梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)阻值滿足不同含水量變化以及不同含氧量變化對老化影響的體現(xiàn)。
[0044]殼體I與變壓器油箱22頂部熱連接，該測量裝置可置于變壓器油箱22頂部，殼體即為變壓器油頂層溫度。
[0045]絕緣紙老化模擬單元包括分別對應(yīng)變壓器不同采樣年限的多段平行設(shè)置的絕緣紙?jiān)嚇?，絕緣紙?jiān)嚇?的段數(shù)為8-10。
[0046]上述變壓器熱老化實(shí)時(shí)的模擬測量裝置的應(yīng)用，包括步驟:
[0047]A.將測量裝置與待測量變壓器連接，具體為:通過與變壓器CT 21的二次端子獲得實(shí)時(shí)負(fù)荷信息，轉(zhuǎn)化為電流II，Il流過R時(shí)產(chǎn)生溫升，此溫升與變壓器熱點(diǎn)溫升一致，Rx的阻值具體為:
[0048]Rx= HXgXcXm
[0049]其中:H為溫升模擬電阻Rx熱電系數(shù)，g為銅油溫差，c為溫升模擬電阻Rx的比熱容，m為溫升模擬電阻Rx的質(zhì)量；
[0050]此外根據(jù)需要還要根據(jù)年度絕緣油微水和含氧量檢測結(jié)果調(diào)節(jié)Rx的阻值，例如，當(dāng)含氧量提高一倍時(shí)，老化速率會明顯增加，但對于封閉式變壓器，其工作環(huán)境較穩(wěn)定，絕緣油微水和含氧量較穩(wěn)定，一般不會發(fā)生超標(biāo)情況。
[0051]B.變壓器運(yùn)行過程中，測量裝置實(shí)時(shí)模擬變壓器運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)絕緣紙老化模擬單元實(shí)時(shí)模擬變壓器熱老化狀態(tài)；
[0052]步驟B中變壓器運(yùn)行狀態(tài)過程具體為:油溫控制單元控制殼體I的溫度與變壓器油頂層溫度一致，同時(shí)熱點(diǎn)溫升模擬單元模擬變壓器內(nèi)熱點(diǎn)溫升，因?yàn)闇厣M單元受到溫升模擬電阻Rx的實(shí)時(shí)加熱，因而其中的絕緣紙?jiān)嚇?的熱老化狀態(tài)與變壓器內(nèi)部試樣老化特征一致。
[0053]C.通過對絕緣紙老化模擬單元進(jìn)行聚合度測試，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對變壓器熱老化狀態(tài)的測量。
[0054]步驟C具體為:當(dāng)變壓器到達(dá)采樣年限時(shí)，選擇絕緣紙老化模擬單元中對應(yīng)該年限的一段絕緣紙?jiān)嚇?進(jìn)行聚合度測試。
[0055]實(shí)施例二:
[0056]本實(shí)施例中與實(shí)施例一中的相同之處不再敘述，僅敘述不同之處。
[0057]如圖2所示，本實(shí)施例與實(shí)施例一的顯著不同在于，本實(shí)施例中測量裝置還包括油溫控制單元4，油溫控制單元包括加熱器42、控制器41和用于采集殼體I溫度的殼溫傳感器43，控制器41的輸入端分別與殼溫傳感器43的輸出端和變壓器已有的油溫傳感器連接，輸出端與加熱器42的輸入端連接，加熱器42的輸出端和殼溫傳感器43的輸入端均與殼體I連接。
[0058]控制器41實(shí)時(shí)采集測量裝置殼體I的溫度和變壓器的油溫，進(jìn)而控制加熱器加熱殼體1，使殼體I溫度與變壓器油頂層溫度一致。
[0059]實(shí)施例三:
[0060]本實(shí)施例中與實(shí)施例一中的相同之處不再敘述，僅敘述不同之處。
[0061]本實(shí)施例與實(shí)施例一的顯著不同在于，本實(shí)施例中，絕緣紙老化模擬單元的絕緣紙?jiān)嚇?均橫向纏繞在溫升模擬電阻&上，這樣設(shè)置可以使絕緣紙?jiān)嚇拥氖軣岣映浞?，模擬效果更真實(shí)。
[0062]實(shí)施例四:
[0063]本實(shí)施例中與實(shí)施例一中的相同之處不再敘述，僅敘述不同之處。
[0064]如圖3所示，本實(shí)施例與實(shí)施例一的顯著不同在于，本實(shí)施例中，絕緣紙老化模擬單元的絕緣紙?jiān)嚇?與溫升模擬電阻Rx未直接連接，而是通過測量裝置內(nèi)絕緣油實(shí)現(xiàn)熱連接，溫升模擬電阻&產(chǎn)生的熱量通過絕緣油傳遞到絕緣紙?jiān)嚇?，從而實(shí)現(xiàn)絕緣紙老化模擬單元實(shí)時(shí)模擬變壓器熱老化狀態(tài)。
【權(quán)利要求】
1.一種變壓器熱老化實(shí)時(shí)模擬測量裝置，該測量裝置與變壓器連接，包括殼體，所述變壓器包括變壓器油箱，其特征在于，所述殼體與變壓器油箱連接，內(nèi)部填充絕緣油，所述測量裝置還包括均設(shè)在殼體內(nèi)的熱點(diǎn)溫升模擬單元和絕緣紙老化模擬單元，所述熱點(diǎn)溫升模擬單元的輸入端與變壓器連接，輸出端與絕緣紙老化模擬單元熱連接； 工作時(shí)，殼體溫度與變壓器油箱油溫一致，所述熱點(diǎn)溫升模擬單元實(shí)時(shí)模擬變壓器內(nèi)熱點(diǎn)溫升，從而在所述測量裝置中實(shí)時(shí)模擬變壓器運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)絕緣紙老化模擬單元模擬變壓器熱老化狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變壓器熱老化實(shí)時(shí)模擬測量裝置，其特征在于，所述熱點(diǎn)溫升模擬單元為溫升模擬電阻，所述溫升模擬電阻與變壓器CT的二次端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種變壓器熱老化實(shí)時(shí)模擬測量裝置，其特征在于，所述絕緣紙老化模擬單元包括分別對應(yīng)變壓器不同采樣年限的多段平行設(shè)置的絕緣紙?jiān)嚇?，所述絕緣紙?jiān)嚇泳c溫升模擬電阻熱連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種變壓器熱老化實(shí)時(shí)模擬測量裝置，其特征在于，所述絕緣紙?jiān)嚇拥亩螖?shù)為8-10。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種變壓器熱老化實(shí)時(shí)模擬測量裝置，其特征在于，所述溫升模擬電阻為可調(diào)電阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變壓器熱老化實(shí)時(shí)模擬測量裝置，其特征在于，所述測量裝置還包括油溫控制單元，所述油溫控制單元包括加熱器、控制器和用于采集殼體溫度的殼溫傳感器，所述控制器的輸入端分別與殼溫傳感器的輸出端和變壓器油溫傳感器連接，輸出端與加熱器的輸入端連接，所述加熱器的輸出端和殼溫傳感器的輸入端均與殼體連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變壓器熱老化實(shí)時(shí)模擬測量裝置，其特征在于，所述殼體與變壓器油箱頂部熱連接。
8.一種如權(quán)利要求1所述的變壓器熱老化實(shí)時(shí)模擬測量裝置的應(yīng)用方法，其特征在于，包括步驟: A.將所述測量裝置與待測量變壓器連接； B.變壓器運(yùn)行過程中，所述測量裝置實(shí)時(shí)模擬變壓器運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)絕緣紙老化模擬單元實(shí)時(shí)模擬變壓器熱老化狀態(tài)； C.通過對絕緣紙老化模擬單元進(jìn)行聚合度測試，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對變壓器熱老化狀態(tài)的測量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種變壓器熱老化實(shí)時(shí)模擬測量裝置的應(yīng)用方法，其特征在于，所述步驟B中模擬變壓器運(yùn)行狀態(tài)過程具體為:模擬殼體的溫度與變壓器油箱內(nèi)油溫一致，同時(shí)熱點(diǎn)溫升模擬單元模擬變壓器內(nèi)熱點(diǎn)溫升。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種變壓器熱老化實(shí)時(shí)模擬測量裝置的應(yīng)用方法，其特征在于，所述步驟C具體為:當(dāng)變壓器到達(dá)采樣年限時(shí)，選擇絕緣紙老化模擬單元中對應(yīng)該年限的一段絕緣紙?jiān)嚇舆M(jìn)行聚合度測試。
【文檔編號】G01N33/34GK104459412SQ201410785025
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月17日
【發(fā)明者】傅晨釗, 李賢寧, 胡正勇, 陸啟宇, 林敏
申請人:國網(wǎng)上海市電力公司, 華東電力試驗(yàn)研究院有限公司