CN110794266A - 变压器油的劣化测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变压器油的劣化测试系统，包括：试验油箱、油枕、滤油器、油泵、真空机、呼吸器、加热器、温度传感器、温度控制单元、试验电极、溶气装置、气瓶以及与试验油箱相连的油溶解气体组分检测装置；油枕通过管道与试验油箱的顶部相连；真空机和呼吸器通过管道与油枕的顶部相连；油泵通过管道连接至试验油箱的底部，滤油器通过管道连接至油枕的底部；加热器安装于试验油箱内部，温度传感器安装于加热器的表面；气瓶通过管道连接至溶气装置，溶气装置通过管道与试验油箱相连。本发明提供的一种变压器油的劣化测试系统能够有效测试绝缘油老化分解特性以及变压器油的劣化分解产物检测的有效性。本发明还提供了变压器油的劣化测试方法。
Description
技术领域
本发明涉及变压器技术领域，尤其涉及一种变压器油的劣化测试系统。
背景技术
电力变压器是电力系统中至关重要的设备之一，其运行可靠性直接关系电力系统的安全稳定运行。在大型油浸式电力变压器运行过程中，由于长期承受热、电、化学等的联合作用，油纸绝缘系统中的绝缘纸和变压器油都会随着时间的积累而逐渐老化，并产生如甲烷、乙烷、乙烯、乙炔和微水等的老化产物，导致自身绝缘性能逐渐下降，从而造成变压器故障。因此，准确诊断油纸绝缘系统的绝缘状态，对变压器安全运行至关重要，也是实现变压器状态维护的前提和基础。
本发明人在实施本发明的过程中发现，现有的变压器油纸绝缘状态检测研究面临如下问题：(1)绝缘油(如天然酯、25#变压器油等)具有老化分解特性；(2)变压器油的劣化分解产物检测的方法和装置(如光声光谱)的有效性需要验证。
因此急需一种能够有效测试绝缘油老化分解特性以及变压器油的劣化分解产物检测的有效性的系统。
发明内容
本发明实施例提供一种变压器油的劣化测试系统，能够有效测试绝缘油老化分解特性以及变压器油的劣化分解产物检测的有效性。
本发明实施例一提供了一种变压器油的劣化测试系统，包括：试验油箱、油枕、滤油器、油泵、真空机、呼吸器、加热器、温度传感器、温度控制单元、试验电极、溶气装置、气瓶以及与所述试验油箱相连的油溶解气体组分检测装置；
所述油枕通过管道与所述试验油箱的顶部相连；
所述真空机和呼吸器通过管道与所述油枕的顶部相连；
所述滤油器和油泵串联；所述油泵通过管道连接至所述试验油箱的底部，所述滤油器通过管道连接至所述油枕的底部；
所述加热器安装于试验油箱内部，所述温度传感器安装于所述加热器的表面；所述加热器和温度传感器通过引线与设置于所述试验油箱外部的所述温度控制单元连接；
所述试验电极安装于试验油箱内部；
所述气瓶通过管道连接至所述溶气装置，所述溶气装置通过管道与所述试验油箱相连；
其中，所述各管道均设有阀门。
作为上述方案的改进，所述试验电极包括放电极和接地极；
所述放电极包括放电极杆部和放电极头部，所述放电极杆部的一侧与所述放电极头部通过螺纹连接；所述放电极杆部的另一侧通过套管与高电压发生器相连；
所述接地极包括接地极杆部和接地极头部，所述接地极杆部的一侧与所述接地极头部通过螺纹连接；所述接地极杆部的另一侧从所述试验油箱的底部引出与电极调节系统相连。
作为上述方案的改进，所述电极调节单元设有滚珠丝杆，与所述滚珠丝杆匹配的丝杆螺母座通过连杆与所述接地极杆部相连。
本发明实施例二提供了一种变压器油的循环过滤和脱气方法，使用了如本发明实施例一所述的一种变压器油的劣化测试系统，所述方法包括：
开启所述油泵与所述试验油箱之间管道的阀门、所述滤油器与所述油枕之间管道的阀门和所述油枕与所述试验油箱之间管道的阀门，关闭所述呼吸器与所述油枕之间的阀门；
启动所述油泵和真空机，对试验油进行循环过滤和脱气；
通过所述油溶解气体组分检测装置对所述试验油箱内的所述试验油的溶解含量进行检测，根据检测结果判断所述试验油是否充分脱气；
所述试验油充分脱气后，关闭所述真空机，并开启所述呼吸器与所述油枕之间的阀门。
本发明实施例三提供了一种变压器油的老化测试方法，使用了如本发明实施例一所述的一种变压器油的劣化测试系统，所述方法包括：
开启所述油泵与所述试验油箱之间管道的阀门、所述滤油器与所述油枕之间管道的阀门、所述呼吸器与所述油枕之间的阀门和所述油枕与所述试验油箱之间管道的阀门；
启动所述油泵；
通过温度控制单元将所述加热器的温度设定为第一加热温度，记录所述加热器在第一加热温度下对所述试验油箱中的试验油进行加热的起始时刻；
通过所述油溶解气体组分检测装置采集所述试验油的油样，并进行油中溶解气体组分分析，获得所述试验油与时间和温度相关的热分解特性。
本发明实施例四提供了一种变压器油的放电分解测试方法，使用了如本发明实施例一所述的一种变压器油的劣化测试系统，所述方法包括：
开启所述油泵与所述试验油箱之间管道的阀门、所述滤油器与所述油枕之间管道的阀门、所述呼吸器与所述油枕之间的阀门和所述油枕与所述试验油箱之间管道的阀门；
启动所述高电压发生器，记录所述高电压发生器产生的电压大小、电压波形、电流大小和电流波形；
更换所述放电极头部和接地极头部；
调节所述放电极头部和接地极头部之间的间距；
通过所述油溶解气体组分检测装置采集所述试验油的油样，并进行油中溶解气体组分分析，获得所述试验油与电极类型、电极间距和电压相关的放电分解特性。
本发明实施例五提供了一种变压器油的电热联合作用老化测试方法，使用了如本发明实施例一所述的一种变压器油的劣化测试系统，所述方法包括：
启动电极调节单元；
调节所述放电极头部和接地极头部之间的间距；
开启所述油泵与所述试验油箱之间管道的阀门、所述滤油器与所述油枕之间管道的阀门、所述呼吸器与所述油枕之间的阀门和所述油枕与所述试验油箱之间管道的阀门；
启动所述油泵；
启动温度控制单元和加热器，将所述加热器的加热温度设定为第二加热温度；
在所述试验油箱内的所述试验油的油温稳定后，启动所述高电压发生器，记录所述高电压发生器产生的电压大小、电压波形、电流大小和电流波形；
通过所述油溶解气体组分检测装置采集所述试验油的油样，并进行油中溶解气体组分分析，获得所述试验油与电极类型、电极间距和油温相关的放电分解特性。
本发明实施例六提供了一种变压器油的溶气测试方法，使用了如本发明实施例一所述的一种变压器油的劣化测试系统，所述方法包括：
开启所述溶气装置与所述试验油箱之间管道的阀门和所述气瓶与所述溶气装置之间管道的阀门；
启动溶气装置，将气体融入所述试验油中；
通过所述油溶解气体组分检测装置采集至少两种所述试验油的油样，并分别对所述油样进行油中溶解气体组分分析，对比并获得不同所述试验油的溶气特性。
本发明实施例提供的一种变压器油的劣化测试系统和方法，与现有技术相比，具有如下有益效果：
通过油枕在试验油箱内的绝缘油的体积随油温变化而膨胀缩小时，进行储油和补油，避免试验油箱内的绝缘油的浪费；通过呼吸器清楚吸入的空气的杂质和水分；通过真空机对试验油箱进行抽真空操作；通过滤油器能够滤除绝缘油中的杂质颗粒，提高油的洁净度，从而提高测试的准确性；加热器能够使温度调节范围根据绝缘液体和绝缘纸的理化性能进行选择；采用本发明实施例提供的一种变压器油的劣化测试系统，能够实现对变压器油的循环过滤、脱气，能够实现绝缘油的热分解、油中放电分解、电热联合作用分解及绝缘油直接溶气试验，实现对变压器不同绝缘故障的油劣化的模拟，并且能够有效测试绝缘油老化分解特性，提高变压器油的劣化分解产物检测的有效性。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种变压器油的劣化测试系统的结构示意图。
图2是本发明实施例一提供的一种变压器油的劣化测试系统的具体实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，是本发明实施例提供的一种变压器油的劣化测试系统的结构示意图，本发明实施例一提供了一种变压器油的劣化测试系统，包括：试验油箱1、油枕2、滤油器3、油泵4、真空机5、呼吸器6、加热器7、温度传感器8、温度控制单元9、试验电极10、溶气装置11、气瓶12以及与试验油箱11相连的油溶解气体组分检测装置13；
油枕2通过管道与试验油箱1的顶部相连；
真空机5和呼吸器6通过管道与油枕2的顶部相连；
滤油器3和油泵4串联；油泵4通过管道连接至试验油箱1的底部，滤油器3通过管道连接至油枕2的底部；
加热器7安装于试验油箱1内部，温度传感器8安装于加热器7的表面；加热器7和温度传感器8通过引线与设置于试验油箱1外部的温度控制单元9连接；
试验电极10安装于试验油箱1内部；
气瓶12通过管道连接至溶气装置11，溶气装置11通过管道与试验油箱1相连；
其中，各管道均设有阀门。
在具体的实施方式中，试验油为绝缘油，当试验油箱1内的试验油的体积随油温变化而膨胀缩小时，油枕2起着储油和补油的作用。呼吸器6的作用是清除吸入空气中的杂质和水分。真空机5可将试验油箱1内的真空度抽至10Pa。滤油器3用于滤除油中的杂质颗粒。、
加热器7表面可包绕绝缘纸，可在试验油箱1内对绝缘纸进行真空干燥。加热器7的温度可在20℃～400℃范围内调节，温度调节范围根据绝缘液体和绝缘纸的理化性能进行选择。
进一步的，试验电极10包括放电极和接地极；
放电极包括放电极杆部和放电极头部，放电极杆部的一侧与放电极头部通过螺纹连接；放电极杆部的另一侧通过套管与高电压发生器14相连；
接地极包括接地极杆部和接地极头部，接地极杆部的一侧与接地极头部通过螺纹连接；接地极杆部的另一侧从试验油箱1的底部引出与电极调节系统15相连。
进一步的，电极调节单元设有滚珠丝杆，与滚珠丝杆匹配的丝杆螺母座通过连杆与接地极杆部相连。
优选的，旋转滚珠丝杆使接地极能够上下移动，以调节接地极头部与放电极头部之间的间距。
优选的，参见图2，是本发明实施例提供的一种变压器油的劣化测试系统的具体实施方式的结构示意图，包括两个加热器7，两个加热器7通过支架分别设置在试验油箱1的中部的两侧。在试验油箱1的下方设有便于排油和注油的排/注油阀，在试验油箱1的中部还设有便于取样的取样口。
本发明实施例二提供了一种变压器油的循环过滤和脱气方法，使用了如本发明实施例一的一种变压器油的劣化测试系统，方法包括：
开启油泵4与试验油箱1之间管道的阀门F1、滤油器3与油枕2之间管道的阀门F2和油枕2与试验油箱1之间管道的阀门F4，关闭呼吸器6与油枕2之间的阀门F3；
启动油泵4和真空机5，对试验油进行循环过滤和脱气；
通过油溶解气体组分检测装置13对试验油箱1内的试验油的溶解含量进行检测，根据检测结果判断试验油是否充分脱气；
试验油充分脱气后，关闭真空机5，并开启呼吸器6与油枕2之间的阀门。
本发明实施例三提供了一种变压器油的老化测试方法，使用了如本发明实施例一的一种变压器油的劣化测试系统，方法包括：
开启油泵4与试验油箱1之间管道的阀门F1、滤油器3与油枕2之间管道的阀门F2、呼吸器6与油枕2之间的阀门F3和油枕2与试验油箱1之间管道的阀门F4；
启动油泵4；
通过温度控制单元9将加热器7的温度设定为第一加热温度，记录加热器7在第一加热温度下对试验油箱1中的试验油进行加热的起始时刻；
通过油溶解气体组分检测装置13采集试验油的油样，并进行油中溶解气体组分分析，获得试验油与时间和温度相关的热分解特性。
本发明实施例四提供了一种变压器油的放电分解测试方法，使用了如本发明实施例一的一种变压器油的劣化测试系统，方法包括：
开启油泵4与试验油箱1之间管道的阀门F1、滤油器3与油枕2之间管道的阀门F2、呼吸器6与油枕2之间的阀门F3和油枕2与试验油箱1之间管道的阀门F4；
启动高电压发生器，记录高电压发生器产生的电压大小、电压波形、电流大小和电流波形；
更换放电极头部和接地极头部；
调节放电极头部和接地极头部之间的间距；
通过油溶解气体组分检测装置13采集试验油的油样，并进行油中溶解气体组分分析，获得试验油与电极类型、电极间距和电压相关的放电分解特性。
优选的，安装于试验油箱1内的放电极头部和接地极头部可更换，如更换为棒-棒电极，尖-板电极、板-板电极等；放电极和接地极的杆部与头部连接的结构便于连接不同形状的电极。
本发明实施例五提供了一种变压器油的电热联合作用老化测试方法，使用了如本发明实施例一的一种变压器油的劣化测试系统，方法包括：
启动电极调节单元；
调节放电极头部和接地极头部之间的间距；
开启油泵4与试验油箱1之间管道的阀门F1、滤油器3与油枕2之间管道的阀门F2、呼吸器6与油枕2之间的阀门F3和油枕2与试验油箱1之间管道的阀门F4；
启动油泵4；
启动温度控制单元9和加热器7，将加热器7的加热温度设定为第二加热温度；
在试验油箱1内的试验油的油温稳定后，启动高电压发生器，记录高电压发生器产生的电压大小、电压波形、电流大小和电流波形；
通过油溶解气体组分检测装置13采集试验油的油样，并进行油中溶解气体组分分析，获得试验油与电极类型、电极间距和油温相关的放电分解特性。
本发明实施例六提供了一种变压器油的溶气测试方法，使用了如本发明实施例一的一种变压器油的劣化测试系统，方法包括：
开启溶气装置11与试验油箱1之间管道的阀门F5、F6和气瓶12与溶气装置11之间管道的阀门F7；
启动溶气装置11，将气体融入试验油中；
通过油溶解气体组分检测装置13采集至少两种试验油的油样，并分别对油样进行油中溶解气体组分分析，对比并获得不同试验油的溶气特性。
需要说明的是，在实际操作中，本发明实施例三、实施例四、实施例五和实施例六提供的测试方法，可以单独执行，也可以按任意顺序和任意组合执行。
本发明实施例提供的一种变压器油的劣化测试系统，与现有技术相比，具有如下有益效果：
通过油枕在试验油箱内的绝缘油的体积随油温变化而膨胀缩小时，进行储油和补油，避免试验油箱内的绝缘油的浪费；通过呼吸器清楚吸入的空气的杂质和水分；通过真空机对试验油箱进行抽真空操作；通过滤油器能够滤除绝缘油中的杂质颗粒，提高油的洁净度，从而提高测试的准确性；加热器能够使温度调节范围根据绝缘液体和绝缘纸的理化性能进行选择；采用本发明实施例提供的一种变压器油的劣化测试系统，能够实现对变压器油的循环过滤、脱气，能够实现绝缘油的热分解、油中放电分解、电热联合作用分解及绝缘油直接溶气试验，实现对变压器不同绝缘故障的油劣化的模拟，并且能够有效测试绝缘油老化分解特性，提高变压器油的劣化分解产物检测的有效性。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种变压器油的劣化测试系统，其特征在于，包括：试验油箱、油枕、滤油器、油泵、真空机、呼吸器、加热器、温度传感器、温度控制单元、试验电极、溶气装置、气瓶以及与所述试验油箱相连的油溶解气体组分检测装置；
所述油枕通过管道与所述试验油箱的顶部相连；
所述真空机和呼吸器通过管道与所述油枕的顶部相连；
所述滤油器和油泵串联；所述油泵通过管道连接至所述试验油箱的底部，所述滤油器通过管道连接至所述油枕的底部；
所述加热器安装于试验油箱内部，所述温度传感器安装于所述加热器的表面；所述加热器和温度传感器通过引线与设置于所述试验油箱外部的所述温度控制单元连接；
所述试验电极安装于试验油箱内部；
所述气瓶通过管道连接至所述溶气装置，所述溶气装置通过管道与所述试验油箱相连；
其中，所述各管道均设有阀门。
2.如权利要求1所述的一种变压器油的劣化测试系统，其特征在于，所述试验电极包括放电极和接地极；
所述放电极包括放电极杆部和放电极头部，所述放电极杆部的一侧与所述放电极头部通过螺纹连接；所述放电极杆部的另一侧通过套管与高电压发生器相连；
所述接地极包括接地极杆部和接地极头部，所述接地极杆部的一侧与所述接地极头部通过螺纹连接；所述接地极杆部的另一侧从所述试验油箱的底部引出与电极调节系统相连。
3.如权利要求2所述的一种变压器油的劣化测试系统，其特征在于，所述电极调节单元设有滚珠丝杆，与所述滚珠丝杆匹配的丝杆螺母座通过连杆与所述接地极杆部相连。
4.一种变压器油的循环过滤和脱气方法，其特征在于，使用如权利要求1～3中任一项所述的一种变压器油的劣化测试系统，所述方法包括：
开启所述油泵与所述试验油箱之间管道的阀门、所述滤油器与所述油枕之间管道的阀门和所述油枕与所述试验油箱之间管道的阀门，关闭所述呼吸器与所述油枕之间的阀门；
启动所述油泵和真空机，对试验油进行循环过滤和脱气；
通过所述油溶解气体组分检测装置对所述试验油箱内的所述试验油的溶解含量进行检测，根据检测结果判断所述试验油是否充分脱气；
所述试验油充分脱气后，关闭所述真空机，并开启所述呼吸器与所述油枕之间的阀门。
5.一种变压器油的老化测试方法，其特征在于，使用如权利要求1～3中任一项所述的一种变压器油的劣化测试系统，所述方法包括：
开启所述油泵与所述试验油箱之间管道的阀门、所述滤油器与所述油枕之间管道的阀门、所述呼吸器与所述油枕之间的阀门和所述油枕与所述试验油箱之间管道的阀门；
启动所述油泵；
通过温度控制单元将所述加热器的温度设定为第一加热温度，记录所述加热器在第一加热温度下对所述试验油箱中的试验油进行加热的起始时刻；
通过所述油溶解气体组分检测装置采集所述试验油的油样，并进行油中溶解气体组分分析，获得所述试验油与时间和温度相关的热分解特性。
6.一种变压器油的放电分解测试方法，其特征在于，使用如权利要求2～3中任一项所述的一种变压器油的劣化测试系统，所述方法包括：
开启所述油泵与所述试验油箱之间管道的阀门、所述滤油器与所述油枕之间管道的阀门、所述呼吸器与所述油枕之间的阀门和所述油枕与所述试验油箱之间管道的阀门；
启动所述高电压发生器，记录所述高电压发生器产生的电压大小、电压波形、电流大小和电流波形；
更换所述放电极头部和接地极头部；
调节所述放电极头部和接地极头部之间的间距；
通过所述油溶解气体组分检测装置采集所述试验油的油样，并进行油中溶解气体组分分析，获得所述试验油与电极类型、电极间距和电压相关的放电分解特性。
7.一种变压器油的电热联合作用老化测试方法，其特征在于，使用如权利要求2～3中任一项所述的一种变压器油的劣化测试系统，所述方法包括：
启动电极调节单元；
调节所述放电极头部和接地极头部之间的间距；
开启所述油泵与所述试验油箱之间管道的阀门、所述滤油器与所述油枕之间管道的阀门、所述呼吸器与所述油枕之间的阀门和所述油枕与所述试验油箱之间管道的阀门；
启动所述油泵；
启动温度控制单元和加热器，将所述加热器的加热温度设定为第二加热温度；
在所述试验油箱内的所述试验油的油温稳定后，启动所述高电压发生器，记录所述高电压发生器产生的电压大小、电压波形、电流大小和电流波形；
通过所述油溶解气体组分检测装置采集所述试验油的油样，并进行油中溶解气体组分分析，获得所述试验油与电极类型、电极间距和油温相关的放电分解特性。
8.一种变压器油的溶气测试方法，其特征在于，使用如权利要求2～3中任一项所述的一种变压器油的劣化测试系统，所述方法包括：
开启所述溶气装置与所述试验油箱之间管道的阀门和所述气瓶与所述溶气装置之间管道的阀门；
启动溶气装置，将气体融入所述试验油中；
通过所述油溶解气体组分检测装置采集至少两种所述试验油的油样，并分别对所述油样进行油中溶解气体组分分析，对比并获得不同所述试验油的溶气特性。
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