CN102439440A - 用于有载分接开关上气体分析的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种作为用于有载分接开关的监控的气体定量分析方法。一般性的发明思想在于，选择使得能够实现对于分接开关处老化现象、过度放电和/或发热的随后间接分配和量度的特定特征性气体；以特定时间间隔测量在分接开关工作期间在其绝缘油中产生的这些特征性气体；由所测得的指定气体的值形成使得能够直接推断老化现象、过度放电和/或发热的有效的商；通过将各个商的当前所确定的值与同一商的先前所确定的值进行比较来展示趋势；如果相应的商随着时间流逝或随着开关过程完成而趋势性地明显改变，则由此生成对于老化现象、过度放电和/或发热的警告。

Description

用于有载分接开关上气体分析的方法
技术领域
本发明涉及一种气体定量分析方法，尤其涉及一种用于有载分接开关的监控系统。
背景技术
分接开关多年来在全球大量地用于在可调式变压器的不同线圈抽头之间无中断地转换。这样的分接开关一般由用于无功选择应转换到的可调式变压器的相应线圈抽头的选择器和用于从当前的线圈抽头转换到预选的新的线圈抽头上的负载转换开关。为此，负载转换开关通常包括开关接点和电阻接点。其中开关接点用于将相应的线圈抽头与负载线直接连接，电阻接点用于暂时接线，即借助于一个或多个转换电阻进行跨接。但是，前几年的发展离开了具有机械开关接点的负载转换开关。作为代替越来越多地使用真空开关室或者还有晶闸管作为开关元件。
与转换原理无关地，分接开关是一种机械和电气加载的装置，其在技术故障时始终由在其上测得的值在供电网络中导致非常高的后续损害。符合逻辑地，从能源提供商或者还有发电运营商的利益看来要尽可能早地检测到在分接开关上可能出现的损害，并且分配固定的缺陷原因。目前还没有可靠的方法。
在DD 218 465中介绍了一种方法来监视油绝缘的高压设备，尤其是油浸变压器。根据该方法，应借助于在微量浓度范围中对损坏特定的气体成分(例如CH4，C2H6，C2H4，C3H8，C3H6)的确定而使得能够实现损坏的早期发现，方法是连续地采集与绝缘油溶解平衡地位于油箱中的自由气体的多个这样的气体成分。
该方法仅仅示例性地列出，并且代表性地表示所有其他但是仅仅涉及早期发现大功率变压器上可能的损坏情况的已知方法。但是确实不可能将从这些公开文献中所获得的对油中气体的分析或者溶解气体分析(DGA)的知识专用到专门用于分接开关的监控系统上。在分接开关中，与大功率变压器中不同的情形基本上占主导地位，因为分接开关需要诸如转换电阻和活动的机械触点这样的部件，这些部件对于出现的故障情形可能是决定性的而大功率变压器恰好不需要这些部件。
发明内容
因此，本发明的一个任务在于提供一种气体定量分析方法作为用于有载分接开关的监控系统，利用其可以给出关于在分接开关处正在出现的损害的可靠的及早推断。此外，本发明的一个任务还在于将该推断分配给特定的缺陷原因。
根据本发明，该任务通过具有权利要求1的方法步骤的方法来实现。从属权利要求给出了根据本发明的方法的特别有利的扩展方案。
一般性的发明思想在于：选择使得能够实现以后的间接分配以及对于分接开关处老化现象、过度放电和/或发热的度量的特定的特性气体，以特定时间间隔测量在分接开关工作期间在其绝缘油中产生的这些特性气体，由所测得的指定气体的值形成使得能够直接推断老化现象、过度放电和/或发热的有效的商，通过将各个商的当前所确定的值与同一商先前所确定的值比较来展示趋势，并且如果相应的商随着时间变化或随着开关的完成趋势性地显著变化，则由此生成对于老化现象、过度放电和/或发热的报警。
虽然发明思想的各个方法步骤本身是已知的，但是现有技术中所公开的识别时间恰好不足以提供用于分接开关的监控系统。相反，为了改进已知的方法步骤从而能得到根据权利要求1特征的创造性的方法，大量的思考和实验室试验是必需的。分接开关技术的技术特性在该背景下在开发有效的使得现在能够推断分接开关中过度老化现象、过度放电和/或发热的商的方面要求特别有创造性的思考；这迄今是不可能的。在本发明中，然后将在分接开关中产生的特定的特性气体与分配给特定的物理现象的商联结。
以特别有利的方式，所确定的商在二维的笛卡儿坐标系中被表示，其中横坐标由能时间测量的单位构成。还能想到的是，用由分接开关执行的开关过程的累计开关数量作为时间单位。有效的商在该表示中以特别简单的方式表示在时间轴上，相应商的显著变化可以通过图示中的振幅来被识别。
根据本发明的一进一步改进的扩展方案，也可以使用具有三个轴的三角坐标系来显示商，如例如在公知的“Duval三角法”中的情况那样。在所选择的这个形式中，有效的商以相互的相对百分比表示来被表示。
附图说明
以下示例性地借助于附图更详细地介绍该方法。在附图中：
图1示出了根据本发明的一方法的示意性流程图；
图2示出了一趋势性分析的第一示例；
图3示出了一趋势性分析的第二示例。
具体实施方式
由图1中示意性示出的根据本发明的气体定量分析方法的流程图中可以看出，在第一方法步骤中，首先选择适合于分接开关监控目的并因此特征性的使得能够实现老化现象、过度放电和/或发热的度量和分配的气体。在本发明中，老化现象尤其是指由于在分接开关中所使用的绝缘油的过度氧化而导致的油老化。
对于根据本发明的方法，三类可能的缺陷气体已经被证明是特别典型的并且因此特别有用。特征性的气体可以划分如下：
第一类构成已知的当负载转换开关从可调式变压器的当前线圈抽头转换到预选择的新的线圈抽头时在分接开关中产生的电弧气体，如H2和C2H2。这些气体在开够提到的所有转换原理中都产生，虽然以不同的程度产生。下一类别的气体是例如通过分接开关的转换电阻的加热而产生的热气体，如CH4、C2H6、C2H4、C3H8和C3H6。最后的第三类要选择的缺陷气体是根本上也是热气体但是能够推断油老化状况的油老化气体，如CO和CO2。
在下一方法步骤中，以特定的时间间隔测量有载分接开关油中盖菜所述的特征性气体的浓度。对于该方法代表性的时间间隔例如是每天测量两次，即早上和晚上。代替时间定义，特征性气体浓度的定期测量也可以根据分接开关进行的开关数量。一个代表性的间隔于是例如是20次开关以及其每个倍数以后进行测量。
在存在所确定的气体浓度之后，在下一方法步骤中由这些气体浓度构成有效的商，这些有效的商使得能够推断老化现象、过度放电和/或发热。这些商可以是：
-CH4/C2H4                   用于老化现象
-C2H2/C2H6                  用于放电
-(C2H4+C3H6)/(C2H6+C3H8)    用于发热。
然后各个商的当前所确定的值与同一商的先前所确定的值的比较显示测量值发展的趋势。如果各个商的值基本上保持不变，则不需要警告指示，并且因此也不输出警告指示。但是如果一个或多个商显著改变，尤其是还与多个过去的值相比显著改变，即超过一较长时间段，则由此产生相应的警告指示。
在图2中示例性地示出了对于所研究的两个分接开关超过分接开关性的开关过程的数量的情况下另一有效的商、即CO2/CO的变化。因此根据随时间变化生成的曲线可以特别简单地识别、分析趋势，并且在可能的情况下输出警告指示。
图3示出了公知的三角坐标系，如例如作为“Duval三角”应用的那样，但是以进一步改进并且现在适合于分接开关处的监控目的的形式。其中等边三角形的每个边表示一个有效的商，以对于所有商的值之后的相对百分比比例表示。通过对同一测量在相应所属的边上确定和提供各个商的百分比单值，达到该三角形图示的一个点。因此所提供的每个点由三个坐标定义。通过以刚才描述的方式对于其他测量确定和提供其他点，可以在该图示形式中进行趋势推断。如果气体浓度的一个或多个测量值改变，则商改变，并且产生图示中点的特征性的移动，该移动使得能够推断正在出现的缺陷。
因此以这个创造性的方法第一次可以通过气体分析来可靠地推断在分接开关上出现的缺陷。此外还可以通过分析趋势而在早期已经识别出过度的机械磨损或者正在出现的缺陷。

Claims (11)

1.一种气体定量分析方法，尤其是用于有载分接开关的监控系统，包括以下方法步骤：
选择在分接开关工作期间产生的间接地使得能够实现对于分接开关处老化现象、过度放电和/或发热的随后分配和量度的特征性气体；
以特定时间间隔测量油中所述特征性气体的浓度；
由所测得的所述特征性气体的浓度形成有效的商，所述有效的商使得能够直接推断老化现象、过度放电和/或发热；
通过将各个商的当前所确定的值与同一商的一个或多个先前所确定的值进行比较来展示趋势；
如果相应的商明显改变，则生成对于老化现象、过度放电和/或发热的警告指示。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用电弧气体、热气体和油老化气体作为特征性气体。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，使用H2和/或C2H2作为特征性的电弧气体。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，使用气体CH4、C2H6、C2H4、C3H8和C3H6中至少一个作为特征性的热气体。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，使用CO和/或CO2作为特征性的油老化气体。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用CH4/C2H4作为针对老化现象的有效的商。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用C2H2/C2H6作为针对出现放电的有效的商。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用(C2H4+C3H6)/(C2H6+C3H8)作为针对出现发热的有效的商。
9.如权利要求6至8之一所述的方法，其特征在于，随着时间变化表示所述有效的商。
10.如权利要求6至8之一所述的方法，其特征在于，根据分接开关完成的开关过程数量来表示所述有效的商。
11.如权利要求6至8之一所述的方法，其特征在于，在三角坐标系中以相对百分比图示来描绘所述有效的商。
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