CN106771909A - 一种变压器充气储运条件下内部绝缘状态试验评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器充气储运条件下内部绝缘状态试验评估方法，包括如下步骤：1)环境实验室的搭建；2)研究变压器绝缘结构露点分布及变化的规律；3)研究变压器绝缘性能的变化规律。本发明针对变压器本体充气储运设计，提出构建环境测试试验室的技术方法，真实模拟变压器内部绝缘状态受外界环境温湿度、变压器内外交换速率变化影响的过程，可实现温湿度变化、变压器内外交换速率变化对变压器内部绝缘状态影响的准确评估，填补了此方向技术、方法及装置设备的空白。

Description

一种变压器充气储运条件下内部绝缘状态试验评估方法

技术领域

本发明涉及一种变压器内部绝缘状态试验评估方法，具体涉及一种变压器充气储运条件下内部绝缘状态试验评估方法。

背景技术

变压器在储运条件下气体与绝缘纸板处于水分平衡的状态，而外部的温差与内部的受潮都会导致其内部气体与纸板间水分重新建立平衡；水蒸汽的露点温度与环境气温的水蒸汽分压有关，而水蒸汽分压与绝缘材料的含水量有关，通过露点仪测量不同温差与受潮条件下的气体露点数值，利用已知的露点与水蒸汽压关系，可以计算出此时水蒸汽压的精确值，根据水蒸汽压与纸板含水量的关系图，可以最终得到绝缘纸板的含水量情况；根据变压器内部不同位置的气体露点不同，判定绝缘状态发生变化的部位，即可通过气体露点变化评估出变压器内部的绝缘状态。

目前，对通过露点变化评估变压器内部绝缘状态的研究只在恒温、低湿度条件下进行，对于环境条件变化较大的情况没有相关方法和试验装置来实现试验评估。特别是，电网规划建设规模扩大、加速，大量生产合格的变压器在现场安装运行前，要经过很长时间的储存、运输过程，需要经历不同温差、不同湿度条件的考验。各变压器制造商没有长期储存变压器的程序文件及工艺要求，没有长时间充氮存放变压器的特殊试验要求或安装调试注意事项，并且也没有长时间充氮存放处理经验可供参考和借鉴，从而变压器出厂试验结束后，长时间充氮存放存在较大的质量风险。

采用原有恒温、低湿度条件下试验研究总结的变压器绝缘防护措施，已经无法满足现有复杂储存条件下的变压器绝缘防护，现场曾多次发生储存、运输周期较长的变压器绝缘受潮、现场交接试验不合格等问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种实现不同温差、湿度条件下的变压器内部绝缘状态试验研究的变压器充气储运条件下内部绝缘状态试验评估方法，通过变压器本体充气状态下的极限存放时间试验，确定变压器本体的极限存放时间，并研究存放时间与变压器本体绝缘性能的关系，在生产中指导变压器的生产、存储与运输。

为解决上述问题，本发明采取的技术方案为：一种变压器充气储运条件下内部绝缘状态试验评估方法，包括如下步骤：

步骤一、环境实验室的搭建。

构建全密闭、隔热设计的环境实验室，环境实验室顶部设置有进风口，进风口处设置有气体交换风机，且进风口经超声波加湿器接至分布于实验室内壁的气体管路的首端，气体管路上均匀开设有气孔且气体管路末端接至出风口；在环境试验室四周墙壁内侧布置温度传感器、湿度传感器，在放置于该实验室内的变压器本体内布置用于检测内部气体露点数据的露点仪，温度传感器、湿度传感器、露点仪及气体交换风机均将数据传送至数据采集器，数据采集器与数据服务器/监控评估平台软件网络连接。

为保证环境试验室温度、湿度变化基本不受外界环境影响，框架结构采用全密闭、三层隔热设计，并对板材接缝、外部管路接口等采取密封性处理。顶部设置进风口，顶部的气体交换风机向实验室内送风，输送的风必须要先经超声波加湿器进行处理，通过风量的大小可以调节湿度变化的频率，即风速越大内部的湿度短时间内的湿度变化越快。气体管路分布于四周试验室壁上，等距环绕形式，在气体管路上等间隔开气孔，确保试验室各部位环境条件尽可能均匀调节。

温度传感器、湿度传感器、露点仪、气体交换风机通过RS485、SPI、开关量、4～20mA等多种通讯形式获取各传感器数据，包括了环境温度、环境湿度、本体内部露点值、气体交换用风机开关状态及档位状态等数据。数据通过RJ45有线网络或ZIGBEE无线形式汇集至数据采集器，数据采集器与数据服务器/监控评估平台软件网络连接。

温度传感器、湿度传感器，监控布置间隔以1-1.5m为宜，检测精度0.1级。温度传感器、湿度传感器循环检测周期可设置，数据可就地存储，累计存储数据量在10万条以上且具备有线或无线网络传输功能，数据可网络输出。

优选的，所述露点仪分布于变压器长轴侧、短轴侧的球阀以及定位盖板、升高座盖板。

变压器本体布置露点仪，检测内部气体露点数据，安装位置选取原则：根据变压器外形结构特点，球阀主要位于短轴侧，两端短轴侧球阀位置均安装露点仪；若长轴侧有球阀结构，两端长轴侧球阀位置也需安装露点仪；顶部中间位置的上定位盖板需安装露点仪；长轴方向的高低压升高座盖板上均需安装露点仪。原则上可以安装的球阀、定位盖板、升高座盖板上均需安装，保证测量点数量尽可能覆盖变压器本体各位置。各露点仪数据巡检周期可设置，数据可就地存储，累计存储数据量在10万条以上，且具备有线或无线网络传输功能，数据可网络输出。

步骤二、研究变压器绝缘结构露点分布及变化的规律。

2.1环境温差变化对绝缘结构露点分布及变化的规律。

基准温度点根据工程应用现场环境条件确定，然后通过在入口处吹入热风改变试验室内温度、控制温差大于25K条件下交替温度变化；记录不同温差条件下同一绝缘位置的露点变化数据，以及相同温差条件下不同绝缘位置的露点变化数据；通过温差变化同一绝缘位置的露点变化规律，从而分析出温差变化对该绝缘位置绝缘性能的影响情况；通过不同绝缘位置，温差变化对其绝缘性能影响的差异，从而分析出温差变化对不同绝缘材料的影响情况。

2.2环境湿度变化对绝缘结构露点分布及变化的规律。

持续时间根据变压器实际工程应用现场环境确定，最好持续时间不低于30天，然后控制湿度连续大于90％极限条件下，记录不同湿度条件下同一绝缘位置的露点变化数据，以及相同湿度条件下不同绝缘位置的露点变化数据；通过湿度变化，同一绝缘位置的露点变化规律，从而分析出湿度变化对该绝缘位置绝缘性能的影响情况；通过不同绝缘位置，湿度变化对其绝缘性能影响的差异，从而分析出湿度变化对不同绝缘材料的影响情况。

2.3相同湿度，变压器内外气体交换速率变化对绝缘结构露点分布及变化的规律。

记录相同湿度，变压器内外气体交换速率不同时，同一绝缘位置的露点变化数据，以及相同湿度，变压器内外气体交换速率保持不变时，不同绝缘位置的露点变化数据；通过相同湿度变压器内外气体交换速率变化，同一绝缘位置的露点变化规律，从而分析出变压器内外气体交换速率变化对该绝缘位置绝缘性能的影响情况；通过不同绝缘位置，变压器内外气体交换速率变化绝缘性能影响的差异，从而分析出压器内外气体交换速率变化对不同绝缘材料的影响情况。

2.4自然状态条件下内部露点变化、绝缘裂化速率、露点随存放时间变化规律。

在自然状态条件下，对环境温湿度、变压器本体内部气体露点进行连续测量，每12小时自动记录一次环境温湿度、变压器本体内部气体露点的数据，同时测量器身对地的绝缘电阻和介损数据，从而分析出变压器内部露点变化、绝缘裂化速率、露点随存放时间变化规律。

步骤三、研究变压器绝缘性能的变化规律。

3.1记录变压器内部气体露点变化条件下，测试绝缘介损、绝缘电阻值；分析变压器内部气体露点变化对变压器绝缘介损、绝缘电阻的影响。

3.2记录变压器内部气体压力变化条件下，测试绝缘介损、绝缘电阻值；分析变压器内部气体压力变化对变压器绝缘介损、绝缘电阻的影响。

3.3记录各绝缘位置的露点变化数据、气体压力变化数据，测量变压器绝缘介损、绝缘电阻变化数据，建立变压器内部气体压力、露点与变压器绝缘性能的关联数据库，分析各数据与存放时间的关系。

3.4将正常条件下每12小时记录的环境温湿度、变压器本体内部气体露点、器身对地的绝缘电阻和介损数据，与历史数据进行对比得出变压器本体绝缘裂化速率，获得变压器本体的极限存放时间、以及存放时间与变压器本体绝缘性能的关系。

本发明提出一种变压器充气储运条件下内部绝缘状态的试验评估方法，提出研究变压器内部绝缘状态变化的典型温差变化条件、湿度条件，提出通过模拟自然条件下变压器内外气体交换，研究变压器存放时间与绝缘状态变化的关系，本发明提出环境试验室搭建布置技术方案，对各电压等级、容量等级变压器具有普遍适用性，能准确可靠完成所有环境条件与变压器内部绝缘状态的试验研究。

本发明针对变压器本体充气储运设计，提出构建环境测试试验室的技术方法，真实模拟变压器内部绝缘状态受外界环境温湿度、变压器内外交换速率变化影响的过程，可实现温湿度变化、变压器内外交换速率变化对变压器内部绝缘状态影响的准确评估，填补了此方向技术、方法及装置设备的空白。

附图说明

图1是本发明的系统结构图；

图2是环境试验室的俯视图；

图3是环境实验室的左视图；

图4是本发明数据传输示意图；

图5是研究变压器绝缘性能的变化规律的判断流程图。

具体实施方式

下面结合附图，具体说明一种变压器充气储运条件下内部绝缘状态试验评估方法的实现步骤。

步骤一、环境实验室的搭建。

构建全密闭、三层隔热设计的环境实验室，环境实验室顶部设置有进风口，进风口处设置有气体交换风机，且进风口经超声波加湿器接至分布于实验室内壁的气体管路的首端，气体管路上均匀开设有气孔且气体管路末端接至出风口；在环境试验室四周墙壁内侧布置温度传感器、湿度传感器，所述的温度传感器、湿度传感器，监控布置间隔以1-1.5m为宜，检测精度0.1级。

在放置于该实验室内的变压器本体长轴侧、短轴侧的球阀以及定位盖板、升高座盖板均布置用于检测内部气体露点数据的露点仪，温度传感器、湿度传感器经SPI将环境温度、环境湿度传送至采集模块，露点仪经RS485将变压器本体内部露点值传送至采集模块，交换风机经开关量或4～20mA电流将气体交换用风机开关状态及档位状态等数据传送至采集模块，采集模块通过RJ45有线网络或ZIGBEE无线形式汇集至数据采集器，数据采集器与数据服务器/监控评估平台软件网络连接。

步骤二、研究变压器绝缘结构露点分布及变化的规律。

2.1环境温差变化对绝缘结构露点分布及变化的规律；

基准温度点根据工程应用现场环境条件确定，然后通过在入口处吹入热风改变试验室内温度、控制温差大于25K条件下交替温度变化；记录不同温差条件下同一绝缘位置的露点变化数据，以及相同温差条件下不同绝缘位置的露点变化数据；通过温差变化同一绝缘位置的露点变化规律，从而分析出温差变化对该绝缘位置绝缘性能的影响情况；通过不同绝缘位置，温差变化对其绝缘性能影响的差异，从而分析出温差变化对不同绝缘材料的影响情况。

2.2环境湿度变化对绝缘结构露点分布及变化的规律；

持续时间根据变压器实际工程应用现场环境确定，最好持续时间不低于30天，然后控制湿度连续大于90％极限条件下，记录不同湿度条件下同一绝缘位置的露点变化数据，以及相同湿度条件下不同绝缘位置的露点变化数据；通过湿度变化，同一绝缘位置的露点变化规律，从而分析出湿度变化对该绝缘位置绝缘性能的影响情况；通过不同绝缘位置，湿度变化对其绝缘性能影响的差异，从而分析出湿度变化对不同绝缘材料的影响情况。

2.3相同湿度，变压器内外气体交换速率变化对绝缘结构露点分布及变化的规律；

记录相同湿度，变压器内外气体交换速率不同时，同一绝缘位置的露点变化数据，以及相同湿度，变压器内外气体交换速率保持不变时，不同绝缘位置的露点变化数据；通过相同湿度变压器内外气体交换速率变化，同一绝缘位置的露点变化规律，从而分析出变压器内外气体交换速率变化对该绝缘位置绝缘性能的影响情况；通过不同绝缘位置，变压器内外气体交换速率变化绝缘性能影响的差异，从而分析出变压器内外气体交换速率变化对不同绝缘材料的影响情况。

2.4自然状态条件下内部露点变化、绝缘裂化速率、露点随存放时间变化规律；

在自然状态条件下，对环境温湿度、变压器本体内部气体露点进行连续测量，每12小时自动记录一次环境温湿度、变压器本体内部气体露点的数据，同时测量器身对地的绝缘电阻和介损数据，从而分析出变压器内部露点变化、绝缘裂化速率、露点随存放时间变化规律。

步骤三、研究变压器绝缘性能的变化规律。

3.1记录变压器内部气体露点变化条件下，测试绝缘介损、绝缘电阻值；分析变压器内部气体露点变化对变压器绝缘介损、绝缘电阻的影响；

3.2记录变压器内部气体压力变化条件下，测试绝缘介损、绝缘电阻值；分析变压器内部气体压力变化对变压器绝缘介损、绝缘电阻的影响；

3.3记录各绝缘位置的露点变化数据、气体压力变化数据，测量变压器绝缘介损、绝缘电阻变化数据，建立变压器内部气体压力、露点与变压器绝缘性能的关联数据库，分析各数据与存放时间的关系；

3.4将正常条件下每12小时记录的环境温湿度、变压器本体内部气体露点、器身对地的绝缘电阻和介损数据，与历史数据进行对比得出变压器本体绝缘裂化速率，获得变压器本体的极限存放时间、以及存放时间与变压器本体绝缘性能的关系。

Claims (3)

1.一种变压器充气储运条件下内部绝缘状态试验评估方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一、环境实验室的搭建；

构建全密闭、隔热设计的环境实验室，环境实验室顶部设置有进风口，进风口处设置有气体交换风机，且进风口经超声波加湿器接至分布于实验室内壁的气体管路的首端，气体管路上均匀开设有气孔且气体管路末端接至出风口；在环境试验室四周墙壁内侧布置温度传感器、湿度传感器，在放置于该实验室内的变压器本体内布置用于检测内部气体露点数据的露点仪，温度传感器、湿度传感器、露点仪及气体交换风机均将数据传送至数据采集器，数据采集器与数据服务器/监控评估平台软件网络连接；

步骤二、研究变压器绝缘结构露点分布及变化的规律；

2.1环境温差变化对绝缘结构露点分布及变化的规律；

基准温度点根据工程应用现场环境条件确定，然后控制温差大于25K条件下交替温度变化；记录不同温差条件下同一绝缘位置的露点变化数据，以及相同温差条件下不同绝缘位置的露点变化数据；通过温差变化、同一绝缘位置的露点变化规律，分析出温差变化对该绝缘位置绝缘性能的影响情况；通过不同绝缘位置、温差变化对其绝缘性能影响的差异，从而分析出温差变化对不同绝缘材料的影响情况；

2.2环境湿度变化对绝缘结构露点分布及变化的规律；

持续时间根据变压器实际工程应用现场环境确定，然后控制湿度连续大于90％极限条件下，记录不同湿度条件下同一绝缘位置的露点变化数据，以及相同湿度条件下不同绝缘位置的露点变化数据；通过湿度变化、同一绝缘位置的露点变化规律，从而分析出湿度变化对该绝缘位置绝缘性能的影响情况；通过不同绝缘位置、湿度变化对其绝缘性能影响的差异，从而分析出湿度变化对不同绝缘材料的影响情况；

2.3相同湿度，变压器内外气体交换速率变化对绝缘结构露点分布及变化的规律；

记录相同湿度、变压器内外气体交换速率不同时，同一绝缘位置的露点变化数据，以及相同湿度、变压器内外气体交换速率保持不变时，不同绝缘位置的露点变化数据；通过相同湿度变压器内外气体交换速率变化，同一绝缘位置的露点变化规律，从而分析出变压器内外气体交换速率变化对该绝缘位置绝缘性能的影响情况；通过不同绝缘位置，变压器内外气体交换速率变化对绝缘性能影响的差异，从而分析出变压器内外气体交换速率变化对不同绝缘材料的影响情况；

2.4自然状态条件下内部露点变化、绝缘裂化速率、露点随存放时间变化规律；

在自然状态条件下，对环境温湿度、变压器本体内部气体露点进行连续测量，每12小时自动记录一次环境温湿度、变压器本体内部气体露点的数据，同时测量器身对地的绝缘电阻和介损数据，从而分析出变压器内部露点变化、绝缘裂化速率、露点随存放时间变化规律；

步骤三、研究变压器绝缘性能的变化规律；

3.1记录变压器内部气体露点变化条件下，测试绝缘介损、绝缘电阻值；分析变压器内部气体露点变化对变压器绝缘介损、绝缘电阻的影响；

3.2记录变压器内部气体压力变化条件下，测试绝缘介损、绝缘电阻值；分析变压器内部气体压力变化对变压器绝缘介损、绝缘电阻的影响；

3.3记录各绝缘位置的露点变化数据、气体压力变化数据，测量变压器绝缘介损、绝缘电阻变化数据，建立变压器内部气体压力、露点与变压器绝缘性能的关联数据库，分析各数据与存放时间的关系；

3.4将正常条件下每12小时记录的环境温湿度、变压器本体内部气体露点、器身对地的绝缘电阻和介损数据，与历史数据进行对比得出变压器本体绝缘裂化速率，获得变压器本体的极限存放时间、以及存放时间与变压器本体绝缘性能的关系。

2.根据权利要求1所述的一种变压器充气储运条件下内部绝缘状态试验评估方法，其特征在于：所述的温度传感器、湿度传感器，监控布置间隔以1-1.5m为宜，检测精度0.1级。

3.根据权利要求1所述的一种变压器充气储运条件下内部绝缘状态试验评估方法，其特征在于：所述露点仪分布于变压器长轴侧、短轴侧的球阀以及定位盖板、升高座盖板。