CN102033170B - 变压器油流带电电荷密度的在线测量装置 - Google Patents
变压器油流带电电荷密度的在线测量装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明的变压器油流带电电荷密度的在线测量装置包括多个静电电量探头、多个静电电位测量仪和一套实时数据采集分析器；所述静电电量探头与变压器的循环油管连接，所述循环油管内的油流流经该静电电量探头；所述多个静电电位测量仪与多个静电电量探头一一对应连接，该静电电位测量仪测量静电电量探头感应产生的静电电位；所述实时数据采集分析器与多个静电电位测量仪连接，该实时数据采集分析器分别采集各个静电电位测量仪的测量数据，并对测量数据进行统计分析和处理。本发明的变压器油流带电电荷密度的在线测量装置，能在线实时测量变压器油流带电电荷密度，反映变压器油中油流带电的真实状况，达到实时监测变压器运行状况的目的。
Description
技术领域
本发明涉及电工测量领域，尤其涉及一种变压器油流带电电荷密度的在线测量装置。
背景技术
油流过固体绝缘材料的表面时，由于油的流动对固体绝缘材料表面的影响，引起固体绝缘材料对油中正负电荷具有不同的吸附作用，使原本呈电中性的油发生电荷分离，从而在油和固体绝缘材料的表面形成等量异号的自由电荷，这种现象即为油流带电现象。调查结果表明，油流带电引发的静电放电是威胁大型变压器安全运行的重要因素之一。
现有技术中，监测变压器油流带电状况的方法是：在变压器上开泵测量绕组高、低压端或中性点对地直流静电电压或直流泄漏电流，以此判断变压器油流带电的状况。这种方法的缺点是：
1、该方法只能在变压器停电以后，在其高、低压绕组与电力系统脱离的状态下，启动强油循环来进行测量，无法了解带电运行时变压器油流带电的真实状况，即该方法不是采用在线测量的。
2、测量绕组高、低压端或中性点对地直流静电电压或直流泄漏电流，并以此判断变压器油流带电状况的依据是与被试变压器出厂试验报告的检测记录做比较，因此，该方法只能定性推断而不能进行定量分析。
目前尚无成熟的变压器油流带电状况的在线监测仪器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种变压器油流带电电荷密度的在线测量装置，能在线实时测量变压器油流带电电荷密度，反映变压器油流带电的真实状况，达到实时监测变压器运行状况的目的。
为了达到上述的目的，本发明提供一种变压器油流带电电荷密度的在线测量装置，用于监测变压器油流带电状况，其包括多个静电电量探头、多个静电电位测量仪和一套实时数据采集分析器；所述静电电量探头与变压器的循环油管连接，所述循环油管内的油流流经该静电电量探头；所述多个静电电位测量仪与多个静电电量探头一一对应连接，该静电电位测量仪测量静电电量探头感应产生的静电电位；所述实时数据采集分析器与多个静电电位测量仪连接，该实时数据采集分析器分别采集各个静电电位测量仪的测量数据，并对测量数据进行统计分析和识别。
上述变压器油流带电电荷密度的在线测量装置，其中，所述静电电量探头包括外金属管、内金属管、绝缘隔离管以及内感应电位引出极板；所述外金属管环抱内金属管；所述绝缘隔离管设置在外金属管和内金属管之间；所述内感应电位引出极板与内金属管的外壁连接，与外金属管绝缘隔离。
上述变压器油流带电电荷密度的在线测量装置，其中，所述外金属管的侧壁上设有一开口，所述内感应电位引出极板嵌在一绝缘隔离垫块上，并与该绝缘隔离垫块一起设置在该开口内。
上述变压器油流带电电荷密度的在线测量装置，其中，所述内金属管的输入端设有绝缘油封圈，该绝缘油封圈卡在外金属管内，当所述静电电量探头与变压器的循环油管连接时，所述绝缘油封圈使内金属管与外金属管处于良好绝缘隔离状态。
上述变压器油流带电电荷密度的在线测量装置，其中，所述静电电位测量仪为旋转式静电电位计，该旋转式静电电位计包括依次串联的旋转调制探极、阻抗变换器、交流滤波放大器、相敏检波电路和直流数字显示器，同步脉冲发生器和模拟量输出电路；所述同步脉冲发生器的输入端与旋转调制探极的输出端连接；所述模拟量输出电路与直流数字显示器并联。
上述变压器油流带电电荷密度的在线测量装置，其中，所述静电电位测量仪为振动式静电电位计，该振动式静电电位计包括依次串联的振动调制探极、阻抗变换器、交流滤波放大器、相敏检波电路和直流数字显示器，同步脉冲发生器和模拟量输出电路；所述同步脉冲发生器的输入端与旋转调制探极的输出端连接；所述模拟量输出电路与直流数字显示器并联。
上述变压器油流带电电荷密度的在线测量装置，其中，所述实时数据采集分析器包括多通道数据采集模块、存储库和数据处理及故障分析诊断模块；所述多通道数据采集模块的输入端通过数据通道与静电电位测量仪连接，实时采集静电电位测量仪的测量数据；所述多通道数据采集模块的输出端与存储库连接，该多通道数据采集模块将实时采集的测量数据存入存储库；所述数据处理及故障分析诊断模块与存储库连接，该数据处理及故障分析诊断模块调取存储库内的测量数据进行统计分析和识别。
上述变压器油流带电电荷密度的在线测量装置，其中，所述多通道数据采集模块根据在线监测的变压器数目增减采用数据通道的数量。
上述变压器油流带电电荷密度的在线测量装置，其中，所述存储库将实时测量数据按不同变压器和不同时段分类保存。
本发明变压器油流带电电荷密度的在线测量装置将静电电量探头接入运行中的变压器的出口循环油管上，让循环油管内的油流流经静电电量探头，从而实现了在线实时测量油流带电电荷密度，能监测变压器油流带电的真实状况，可避免因油流带电引发变压器内部静电放电，导致扩大化突发事故的发生；采用多个静电电量探头和多个静电电位测量仪可同时对多台变压器进行在线监测。
附图说明
本发明的变压器油流带电电荷密度的在线测量装置由以下的实施例及附图给出。
图1是本发明变压器油流带电电荷密度的在线测量装置的结构框图。
图2是本发明中静电电量探头的剖面图。
图3是本发明中静电电位测量仪实施例一的结构框图。
图4是本发明中静电电位测量仪实施例二的结构框图。
图5是本发明中实时数据采集分析器的结构框图。
具体实施方式
以下将结合图1～图5对本发明的变压器油流带电电荷密度的在线测量装置作进一步的详细描述。
参见图1，变压器油流带电电荷密度的在线测量装置包括多个静电电量探头10、多个静电电位测量仪20和一套实时数据采集分析器30；
所述静电电量探头10与变压器的循环油管(图中未示)连接，所述循环油管内的油流流经该静电电量探头10；
所述多个静电电位测量仪20与多个静电电量探头10一一对应连接，该静电电位测量仪20测量静电电量探头10感应产生的静电电位；
所述实时数据采集分析器30与多个静电电位测量仪20连接，该实时数据采集分析器30分别采集各个静电电位测量仪20的测量数据，并对测量数据进行分析，以此获得变压器油流带电电荷密度。
本发明变压器油流带电电荷密度的在线测量装置可同时在线监测多台变压器的油流带电状况。
参见图2，所述静电电量探头10包括外金属管11、内金属管12、绝缘隔离管13以及内感应电位引出极板15；
所述外金属管11环抱内金属管12；
所述绝缘隔离管13设置在外金属管11和内金属管12之间；
所述内感应电位引出极板15与内金属管12的外壁连接，与外金属管11绝缘隔离。
所述内金属管12的输入端(与变压器的出口循环油管连接的一端)设有绝缘油封圈17，该绝缘油封圈17卡在外金属管11内，当所述静电电量探头10与变压器的循环油管连接时，该绝缘油封圈17保证内金属管12与外金属管11处于良好绝缘隔离状态，也可提高连接的密封性；
所述外金属管11的侧壁上设有一开口14，所述内感应电位引出极板15嵌在一绝缘隔离垫块16上，并与该绝缘隔离垫块16一起设置在该开口14内，该绝缘隔离垫块16保证内感应电位引出极板15与外金属管11处于良好绝缘隔离状态；
靠近所述静电电量探头10的输出端18设有一法兰盘(图中未示)。
所述静电电量探头10的工作原理是：静电电量探头10接入变压器的出口循环油管，外金属管11接地，内金属管12则为探测电极，运行变压器中带有静电电荷的绝缘油流流经内金属管12(图2中的箭头表示绝缘油流的流向)时，在内金属管12的内壁上感应出等量的异极性电荷，在内金属管12的外壁和外金属管11的内壁上又分别感应出等量的同极性电荷和异极性电荷，这样便可以通过测量内金属管12和外金属管11之间的电容C及内金属管12对地的静电电位U，依据Q＝CU计算出绝缘油流的带电电荷量Q；由于设计制作静电电量探头10时，内金属管12的容积V是已知的，被测绝缘油流中的体积电荷密度ρ可由公式ρ＝Q/V计算出，这样就能定量检测分析绝缘油流中的带电电荷密度及其变化趋势。
为避免绝缘油流中的静电电荷经静电电量探头的内金属管和静电电位测量仪时电路泄放，致使静电电量探头的内感应电位引出极板引出的静电电位下降，所述静电电位测量仪20采用非接触式静电电位测量仪。非接触式静电电位测量仪有两种类型，一种是旋转式静电电位计，另一种是振动式静电电位计。
参见图3，所述旋转式静电电位计包括旋转调制探极21a、阻抗变换器22a、交流滤波防盗器23a、相敏检波电路24a、直流数字显示器25a、同步脉冲发生器26a和模拟量输出电路27a；
所述旋转调制探极21a、阻抗变换器22a、交流滤波放大器23a、相敏检波电路24a和直流数字显示器25a依次串联；
所述旋转调制探极21a的输入端与静电电量探头10的内感应电位引出极板15连接；
所述同步脉冲发生器26a的输入与旋转调制探极21a的输出端连接；
所述模拟量输出电路27a与直流数字显示器25a并联。
所述旋转式静电电位计的工作原理是：旋转调制探极21a将探测极板上的微弱直流感应信号(即静电电量探头10的内金属管12对地的静电电位)变成交流信号，经阻抗变换器22a送到交流滤波放大器23a，经交流滤波放大器23a放大后的感应信号经相敏检波电路24a，最后由直流数字显示器25a显示出(即显示被测静电电位的数值和极性)，同时，被测静电电位的数值和极性由模拟量输出电路27a发送给实时数据采集分析器30。
参见图4，振动式静电电位计包括振动调制探极21b、阻抗变换器22b、交流滤波防盗器23b、相敏检波电路24b、直流数字显示器25b、同步脉冲发生器26b和模拟量输出电路27b；
所述振动调制探极21b、阻抗变换器22b、交流滤波放大器23b、相敏检波电路24b和直流数字显示器25b依次串联；
所述振动调制探极21b的输入端与静电电量探头10的内感应电位引出极板15连接；
所述同步脉冲发生器26b的输入与振动调制探极21b的输出端连接；
所述模拟量输出电路27b与直流数字显示器25b并联。
所述振动式静电电位计的工作原理与旋转式静电电位计的工作原理相同，在此不再赘述。
参见图5，所述实时数据采集分析器30包括多通道数据采集模块31、存储库32和数据处理及故障分析诊断模块33；
所述多通道数据采集模块31的输入端通过数据通道与静电电位测量仪20的模拟量输出电路的输出端连接；
所述多通道数据采集模块31的输出端接入存储库32，该多通道数据采集模块31实时采集的数据按类存入存储库32；
所述数据处理及故障分析诊断模块33与存储库32连接，该数据处理及故障分析诊断模块33调取存储库32内的数据进行统计分析和识别，得出各变压器油流带电电荷密度，并依据电力系统状态检修故障诊断标准给出建议或告警值。
所述多通道数据采集模块31可根据在线监测的变压器数目(即测点数目)增减采用数据通道的数量。
所述存储库32将实时测量数据按不同变压器和不同时段分类保存。
本发明变压器油流带电电荷密度的在线测量装置以高斯定理为理论依据，以静电感应原理及电位电容计算法为理论基础，从而实现油循环变压器油流带电在线监测技术，并利用智能化数据采集系统和统计系统向状态检修提供诊断结果。
本发明变压器油流带电电荷密度的在线测量装置实现了对各类油循环变压器油流带电状况的在线监测，通过对实时采样数据定量分析判断，可避免因油流带电引发变压器内部静电放电加剧，导致扩大化突发事故的发生，另外，为变压器状态监测增加了一项检测项目，为变压器疑难故障分析诊断提供了充分的在线检测依据。
本发明变压器油流带电电荷密度的在线测量装置可与输变电设备的可靠性运行系统相连接，配合使用。
Claims (8)
1.一种变压器油流带电电荷密度的在线测量装置，用于监测变压器油流带电状况，所述变压器油流带电电荷密度的在线测量装置包括多个静电电量探头和一套实时数据采集分析器，其特征在于，还包括多个静电电位测量仪和；
所述静电电量探头与变压器的循环油管连接，所述循环油管内的油流流经该静电电量探头；
所述多个静电电位测量仪与多个静电电量探头一一对应连接，该静电电位测量仪测量静电电量探头感应产生的静电电位；
所述实时数据采集分析器与多个静电电位测量仪连接，该实时数据采集分析器分别采集各个静电电位测量仪的测量数据，并对测量数据进行统计分析和处理；其中，
所述静电电量探头包括外金属管、内金属管、绝缘隔离管以及内感应电位引出极板；
所述外金属管环抱内金属管；
所述绝缘隔离管设置在外金属管和内金属管之间；
所述内感应电位引出极板与内金属管的外壁连接，与外金属管绝缘隔离。
2.如权利要求1所述的变压器油流带电电荷密度的在线测量装置，其特征在于，所述外金属管的侧壁上设有一开口，所述内感应电位引出极板嵌在一绝缘隔离垫块上，并与该绝缘隔离垫块一起设置在该开口内。
3.如权利要求1所述的变压器油流带电电荷密度的在线测量装置，其特征在于，所述内金属管的输入端设有绝缘油封圈，该绝缘油封圈卡在外金属管内，当所述静电电量探头与变压器的循环油管连接时，所述绝缘油封圈使内金属管与外金属管处于良好绝缘隔离状态。
4.如权利要求1所述的变压器油流带电电荷密度的在线测量装置，其特征在于，所述静电电位测量仪为旋转式静电电位计，该旋转式静 电电位计包括依次串联的旋转调制探极、阻抗变换器、交流滤波放大器、相敏检波电路和直流数字显示器，同步脉冲发生器和模拟量输出电路；所述同步脉冲发生器的输入端与旋转调制探极的输出端连接；所述模拟量输出电路与直流数字显示器并联。
5.如权利要求1所述的变压器油流带电电荷密度的在线测量装置，其特征在于，所述静电电位测量仪为振动式静电电位计，该振动式静电电位计包括依次串联的振动调制探极、阻抗变换器、交流滤波放大器、相敏检波电路和直流数字显示器，同步脉冲发生器和模拟量输出电路；所述同步脉冲发生器的输入端与旋转调制探极的输出端连接；所述模拟量输出电路与直流数字显示器并联。
6.如权利要求1所述的变压器油流带电电荷密度的在线测量装置，其特征在于，所述实时数据采集分析器包括多通道数据采集模块、存储库和数据处理及故障分析诊断模块；
所述多通道数据采集模块的输入端通过数据通道与静电电位测量仪连接，实时采集静电电位测量仪的测量数据；
所述多通道数据采集模块的输出端与存储库连接，该多通道数据采集模块将实时采集的测量数据存入存储库；
所述数据处理及故障分析诊断模块与存储库连接，该数据处理及故障分析诊断模块调取存储库内的测量数据进行统计分析和处理。
7.如权利要求6所述的变压器油流带电电荷密度的在线测量装置，其特征在于，所述多通道数据采集模块根据在线监测的变压器数目增减采用数据通道的数量。
8.如权利要求6所述的变压器油流带电电荷密度的在线测量装置，所述存储库将实时测量数据按不同变压器和不同负荷和时段分类保存。
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