CN102144268B - 油浸电气设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能检测出线圈绝缘纸上析出的硫化铜的油浸变压器等油浸电气设备。在充入有绝缘油的容器内配置有表面被绝缘纸覆盖的线圈的油浸变压器中，将在由与绝缘纸相同的原材料形成的板状压板的表面上设置有两个电极的部件作为检测构件，并将该检测构件设置成与绝缘油接触，根据电极之间的表面电阻的下降来检测硫化铜的生成。此外，将检测构件的温度设定得比线圈温度要高，从而比线圈部更早生成硫化铜。
Description
技术领域
本发明涉及例如油浸变压器等油浸电气设备。
背景技术
对于油浸变压器等油浸电气设备，在绝缘性的油中配置有通电介质即线圈。该线圈例如是由铜形成的铜线圈，在该铜线圈上卷绕绝缘纸，从而形成铜线圈在相邻匝之间不会短路的结构。
另一方面，油浸变压器所使用的矿物油(所述绝缘性的油)中包含硫磺成分，该硫磺成分与油浸变压器中使用的铜或银等容易硫化的金属进行反应，生成导电性的硫化物。例如，硫磺成分与配置在油中的铜零部件进行反应，在绝缘纸表面析出导电性的硫化铜，在铜线圈的相邻匝之间形成导电通路，可知存在发生绝缘破坏等问题(例如，参照非专利文献1)。
另一方面，作为与上述的硫化铜向绝缘纸表面的析出所不同的现象，以前就已知有在金属表面析出的硫化铜。这种情况下，若硫化铜的生成量增加，则硫化铜从金属表面剥离并漂浮在绝缘油中，从而会使设备的绝缘性能下降。作为对该现象进行预防保养的方法，有在设备内设置检测向金属表面生成硫化铜的检测构件的方法(例如，参照专利文献1)。在该方法中，对环氧树脂制的绝缘板的表面喷射铜粉使其分散固定而形成检测构件，通过该检测构件的表面电阻的下降来检测硫化铜的生成，能诊断设备的异常。
专利文献1：日本专利特开平04-176108号公报
非专利文献1：CIGRE TF A2.31，“Copper Sulphide in transformer insulation″，ELECTRA，No.224，pp.20-23，2006.
发明内容
上述专利文献1所示的诊断方法是涉及以前就已知的在金属表面析出 的硫化铜的方法，将与硫化铜向绝缘纸表面的析出所不同的现象作为对象。此外，在该诊断方法中，利用原材料与由纤维素形成的线圈绝缘纸不同的环氧树脂制的绝缘板，很有可能无法正确地检测出硫化铜向线圈绝缘纸的析出。
此外，在专利文献1中，环氧树脂制的绝缘板必须通过喷射铜粉使其分散固定的复杂方法来制造。而且，在固定的铜粉从环氧树脂制的绝缘板剥离的情况下，成为金属异物而漂浮在绝缘油中，可能会使变压器内的绝缘性能下降。
此外，在其他部位比检测部更早地析出硫化铜的情况下，存在无法检测出设备异常的问题。
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种油浸电气设备，该油浸电气设备检测硫磺化合物在覆盖设备主体所包含的通电介质(例如线圈)的绝缘构件(例如线圈绝缘纸)上的析出程度，能预先防止线圈匝之间的绝缘破坏等通电介质之间的绝缘破坏。
为了解决上述问题、达到目的，本发明所涉及的油浸电气设备在充入有绝缘油的容器内配置电气设备主体，在所述电气设备主体中包括表面被绝缘构件覆盖的通电介质，其特征在于，将由与所述绝缘构件相同的原材料形成、且在其表面具有两个电极的固体绝缘物作为检测构件，并将该检测构件设置成与所述绝缘油接触，从而检测所述电极之间的绝缘电阻的变化。
根据本发明，通过检测构件检测出电极之间的绝缘电阻的变化，从而可检测出硫磺化合物在由与固体绝缘物相同的原材料形成的绝缘构件上的析出程度。因此，能预先防止在电气设备内发生的通电介质之间的绝缘恶化。
附图说明
图1是实施方式1的油浸变压器的结构图。
图2是实施方式1中的检测构件的详细结构图。
图3是表示检测构件的动作的曲线图。
图4是用于规定实施方式1中的加热器的长度的说明图。
图5是实施方式2中的检测构件的详细结构图。
图6是实施方式3中的检测构件的详细结构图。
标号说明
1 油浸变压器
2 箱体
3 绝缘油
4 检测构件
5 引线
6 密封端子
7 绝缘电阻计
8 加热器控制装置
11 压板
12 电极
13 表面电阻测定引线
14、18 加热器
15、19 加热器用引线
16 硫化铜
17 绝缘物
具体实施方式
下面，基于附图详细说明本发明所涉及的油浸电气设备的实施方式。另外，本发明并不限于该实施方式。
实施方式1.
下面，以变压器作为示例，详细说明本实施方式所涉及的油浸电气设备。图1是本实施方式的油浸变压器的结构图。如图1所示，油浸变压器1包括箱体2、绝缘油3、检测构件4、引线5、密封端子6、绝缘电阻计7、以及加热器控制装置8。
油浸变压器1具有在箱体2内容纳有未图示的电气设备主体即铁心、以及卷绕于铁心的线圈的结构，在箱体2的内部充入有绝缘油3。未图示的线圈例如是由铜形成的铜线圈，在该铜线圈上卷绕绝缘纸，以使得相邻匝之间不会短路。此外，检测硫化物的生成的检测构件4也浸泡在绝缘油3中。检测构件4与引线5相连接。该引线5经由密封端子6引出到箱体2外，并与设置在箱体2外的绝缘电阻计7及加热器控制装置8相连接。
接下来，根据图2说明检测构件4的详细结构。图2是实施方式1中的检测构件4的详细结构图。如图2所示，检测构件4包括压板11、电极12、以及表面电阻测定引线13。检测构件4具有可通过加热器14进行加热的结构，加热器14与加热器用引线15相连接。此外，在压板11上析出硫化铜16。
检测构件4构成为在由固体绝缘物形成的例如板状的压板11的一个表面上设置两个电极12。构成压板11的固体绝缘物的原材料由与覆盖通电介质即线圈的绝缘构件即线圈绝缘纸相同的纤维素形成。此外，两个电极12例如是铜电极。两个电极设置在压板11的两端。压板11的至少这一个表面与绝缘油3接触。
在压板11的另一表面侧配置加热器14，压板11的另一表面与加热器14接触，检测构件4成为可通过加热器14进行加热的结构。两个电极12与表面电阻测定引线13相连接，通过该表面电阻测定引线13与图1所示的绝缘电阻计7相连接。此外，加热器14与加热器用引线15相连接，通过该加热器用引线15与图1所示的加热器控制装置8相连接。绝缘电阻计7检测两个电极之间的表面电阻。此外，加热器控制装置8控制加热器14的发热。图1所示的引线5是包括图2所示的表面电阻测定引线13以及加热器用引线15而标示的部件。
已经知道：油浸变压器1所使用的矿物油中包含硫磺成分，该硫磺成分与油中的例如铜零部件进行反应，在覆盖未图示的线圈的绝缘纸表面析出导电性的硫化铜。如图2所示的那样，在压板11的表面析出的硫化铜16逐渐在两个电极12之间形成导电性电路，最终使电极之间的电阻(压板11的表面电阻)下降。
在本实施方式中，由于压板11由与线圈绝缘纸相同的纤维素所形成的固体绝缘物构成，因此，能在压板11上再现硫化铜向线圈绝缘纸的析出。
硫化铜16通过矿物油中的硫磺成分与铜零部件的化学反应而析出。一般，化学反应的温度越高，其反应速度越快，硫化铜的析出反应也相同，在温度高的部位析出变显著。
接下来，根据图3说明检测构件4的动作。图3是表示检测构件4的动作的曲线图。横轴表示油浸变压器的运行时间，纵轴表示沿面(或表面)电阻。图3中的表面电阻的阈值是若线圈绝缘纸的表面电阻在该值以下、则成为绝缘不良的值，为1×107Ω/□～1×109Ω/□。另一方面，未析出硫化铜16的线圈绝缘纸的表面电阻为1×1014Ω/□以上，表面电阻下降数位。因而，能容易捕捉到表面电阻的变化。
检测构件4通过加热器14进行加热，设定在比设备主体的通电介质即线圈部要高的温度。硫化铜16根据其析出反应的温度相关性，在设备内的温度高的部位优先析出。通过使检测构件4的温度比线圈部要高，能在线圈部析出硫化铜16之前，使得在检测构件4析出硫化铜16。因此，由于通过硫化铜16的析出，使检测构件4的表面电阻在线圈部的绝缘性能下降以前就下降，因此，能预先防止设备异常。在图3中，示出了检测构件4的表面电阻的变化和设备主体(线圈绝缘纸)的表面电阻的变化，之所以检测构件4的表面电阻比设备主体(线圈绝缘纸)的表面电阻更早地下降到阈值以下，是由于通过加热器14对检测构件4进行加热。
绝缘油3还起到作为线圈的冷却介质的作用，随着在线圈间流动，油温上升，变压器上表面的油温比底面的油温要高。因而，通过将检测构件4配置在箱体2内的上部，能在线圈部析出硫化铜16之前，使得在检测构件4析出硫化铜16，从而，减少利用加热器14进行加热的必要性，具有可减轻其功耗的效果。
图4是与加热器14的长度相关的说明图，在该图中，加热器14的长度比两个电极12之间的距离要短。在该情况下，仅加热两个电极12的中央部，虽然硫化铜16在压板11的中央部析出，但在两个电极12之间无法形成导电性电路，或者到形成电路为止的时间变长，有可能无法事前检测到线圈部的绝缘破坏。因而，为了预先防止线圈部的绝缘下降，优选使得加热器14 的长度(加热范围)比两个电极12之间的距离要长。
根据本实施方式，由于使构成检测构件4的压板11的原材料为与线圈绝缘纸的原材料相同的材料(纤维素)，并对电极12之间的表面电阻(绝缘电阻)进行检测，因此，可在压板11上再现硫化铜向线圈绝缘纸的析出。然后，通过检测出电极12之间的表面电阻下降，能预先防止线圈匝之间的绝缘恶化。即，在电极12之间的表面电阻下降到阈值以下之前的阶段，能检测出线圈部的绝缘恶化。
此外，通过利用加热器14对检测构件4进行加热，能将压板11设定在比线圈部要高的温度，从而能在线圈部析出硫化铜16之前，使得在检测构件4析出硫化铜16。因而，通过检测出检测构件4的表面电阻下降，能更可靠地预先防止设备异常。
此外，绝缘油3还起到作为线圈的冷却介质的作用，从而变压器上表面的油温比底面的油温要高。因而，通过将检测构件4配置在箱体2内的上部，容易使检测构件4的温度比线圈部的温度要高，具有可减轻加热器14的功耗的效果。
此外，通过使加热器14的长度(加热范围)包含两个电极12、且比两个电极12之间的距离要长，能更可靠地事前检测出线圈部的绝缘破坏。
此外，通过在板状的压板11的一个表面上设置电极12作为硫化铜16的析出面、并使另一表面与加热器14接触，从而可简化结构。
另外，在本实施方式中，虽然检测构件4采用在板状的压板11上设置电极12的结构，但也可采用在其他形状的固体绝缘物上设置电极12的结构。
此外，在本实施方式中，对于油浸变压器的示例，虽然以检测出在线圈的绝缘纸上析出的硫化铜的情况为例进行了说明，但并不限于此，对于覆盖配置在油浸变压器内的通电介质的绝缘构件上产生的硫化物的析出，当然可通过使用由与绝缘构件相同的原材料形成的固体绝缘物所构成的检测构件来检测出。
实施方式2.
图5是实施方式2中的检测构件的详细结构图。另外，对于与图1相同的结构要素附加相同的标号。在本实施方式中，构成为利用两块例如压板11夹着电极12，从而能提供更高可靠性的检测构件4。即，在图5中，构成为将两块板状的压板11配置成相互平行且相对，并在这两块压板11之间夹着两个电极12。此外，在各压板11的与相对面相反的表面上，分别将加热器14配置成与压板11接触。两块压板11的温度通过加热器14设定在同一温度。该温度设定为比线圈部的温度要高的温度。在检测构件4中，两块压板11共有电极12。另外，作为固体绝缘物的压板11的特性与实施方式1相同。
例如，在漂浮于绝缘油3中的绝缘体异物吸附在压板11上的情况下、或压板11的表面被皮脂等弄脏的情况下，有可能妨碍硫化铜16的析出。这种情况下，像本实施方式那样，通过具有多个(在图示例中为两个)表面电阻的检测面，能力图提高可靠性。
另外，在本实施方式中，将两块压板11相对配置，使各相对面成为表面电阻的检测面。然而，也可以是除此以外的方式，检测面的个数也并不限于两个。但是，通过构成为本实施方式那样，检测构件4能构成得较为紧凑。
实施方式3.
图6是实施方式3中的检测构件的详细结构图。另外，对于与图1、图2相同的结构要素附加相同的标号。在本实施方式中，将两块压板11配置成相互平行且相对，在各压板的相对面上的两端部配置两个电极12，在设置于一个压板11的电极12与设置于另一压板11的电极12之间夹着绝缘构件17而构成检测构件4。即，在图5中，两块压板11共有电极12，但在本实施方式中，在两块压板11上分别设置一对电极12，并夹设绝缘构件17以使上下压板11之间绝缘，从而能独立检测出各一对电极12之间的表面电阻。设置于压板11的电极12与表面电阻测定引线13相连接，这是与实施方式1相同的。另外，为了将图简化，省略与设置于下侧压板11的电极12相连接的表面电阻测定引线13。
在一个压板11的与相对面相反的表面上，将加热器14配置成与该压板11接触。此外，在另一压板11的与相对面相反的表面上，将加热器18配置成与该压板11接触。加热器14与加热器用引线15相连接，加热器18与加热器用引线19相连接，通过加热器控制装置8能独立控制加热器14和加热器18 的加热程度，从而能将两块压板11设定在不同温度。这些不同温度均设定为比线圈部的温度要高的温度。在本例中，由于使下侧压板11的温度比上侧要低，因此，在下侧压板11上析出的硫化铜20的量比在上侧压板11上析出的硫化铜20的量要少。
对于设置于电力主干系统的变压器，即使在发现异常的情况下，有时也无法容易进行维护工程。对于这种设备，需要尽早检测设备的异常，另一方面也需要监视异常的进展状态。
图6所示的实施方式是能适用于这种变压器的检测构件4，是兼具有表面电阻比图2所示的检测构件4的表面电阻还要早地下降的检测构件4的检测构件。在本实施方式中，在温度设定得较高的上侧压板11上析出了可使表面电阻下降的数量的硫化铜，但由于下侧压板11的温度较低，因此，虽然在压板11上析出了硫化铜，但还不至于形成电路。因而，从利用上侧压板11检测出设备的异常起、到设备发生故障为止有比较长的时间，在这期间能进行维护工程的准备。对于下侧压板11，在确认表面电阻下降之前，也可确保设备的健全性，适用于有计划地进行维护。
另外，不限于上述结构，通过利用多个固体绝缘物以准备多个检测面、并将各固体绝缘物的温度设定为不同温度，能得到与本实施方式相同的效果。但是，通过构成为本实施方式那样，检测构件4能构成得较为紧凑。
工业上的实用性
本发明可适用于将卷绕有绝缘纸的铜线圈配置在绝缘油中的例如变压器等油浸电气设备。
Claims (11)
1.一种油浸电气设备，在充入有绝缘油的容器内配置电气设备主体，在所述电气设备主体中包括表面被绝缘构件覆盖的通电介质，其特征在于，
将由与所述绝缘构件相同的原材料形成、且各自在一个表面具有两个电极的多个固体绝缘物构成检测构件，并将该检测构件设置成与所述绝缘油接触，将各所述固体绝缘物的温度设定得比所述通电介质的温度要高、且为不同的温度，从而检测所述各固体绝缘物上的所述电极之间的绝缘电阻的变化。
2.如权利要求1所述的油浸电气设备，其特征在于，
所述检测构件包括相对配置的一对板状的固体绝缘物、分别设置在所述各固体绝缘物的相对面上的所述两个电极、以及设置在设置于一个所述固体绝缘物的所述两个电极和设置于另一个所述固体绝缘物的所述两个电极之间的两个绝缘构件。
3.如权利要求1或2所述的油浸电气设备，其特征在于，
所述各固体绝缘物是板状，所述两个电极设置在所述各固体绝缘物的一个表面，在所述各固体绝缘物的另一表面分别设置各加热器。
4.如权利要求3所述的油浸电气设备，其特征在于，
通过所述各加热器，将所述各固体绝缘物的温度设定得比所述通电介质的温度要高。
5.如权利要求3所述的油浸电气设备，其特征在于，
所述各加热器的加热范围比所述各固体绝缘物上的电极之间的距离要长。
6.如权利要求4所述的油浸电气设备，其特征在于，
所述各加热器的加热范围比所述各固体绝缘物上的电极之间的距离要长。
7.如权利要求1或2所述的油浸电气设备，其特征在于，
所述通电介质是线圈，所述绝缘构件是卷绕在所述线圈上的绝缘纸。
8.如权利要求7所述的油浸电气设备，其特征在于，
所述线圈是铜线圈。
9.如权利要求1或2所述的油浸电气设备，其特征在于，所述各固体绝缘物由纤维素形成。
10.如权利要求1或2所述的油浸电气设备，其特征在于，所述各固体绝缘物由压板构成。
11.如权利要求1或2所述的油浸电气设备，其特征在于，将所述检测构件设置在所述容器内的上部。
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