CN110864927B - 一种变压器呼吸系统气动特性测试平台及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种变压器呼吸系统气动特性测试平台及方法，该方法利用该平台通过该平台获取呼吸系统油位稳定时间，获取油位稳定时间时的呼吸时间指数，确定呼吸系统气动特性评估因子，最后评估变压器呼吸系统气动特性。本发明利用该呼吸系统气动特性评估方法，可快捷判断给定呼吸系统气动特性的优劣，提高变压器运行的安全性与经济性。

Description

一种变压器呼吸系统气动特性测试平台及方法

技术领域

本发明涉及高压电力设备状态评估领域，更具体地，涉及一种变压器呼吸系统气动特性测试平台及方法。

背景技术

油浸式变压器是交流输变电系统最为重要的设备之一，随着我国特高压交、直流输电如火如荼的建设，变压器的电压等级和容量也向着更高水平迈进。在电压等级和容量提高的同时，对变压器内部的温升控制也提出了更高的要求。为了维持变压器各处温度不超过绝缘系统的温升限值，绝缘油在变压器内部自然或受迫循环，将变压器内部的热量带至散热器最终逸散至空气中。绝缘油具有热膨胀性，在运行中绝缘油的体积变化需要通过呼吸系统进行补偿。呼吸系统作为油箱内外气压平衡的通道，其气动特性直接影响变压器运行的安全性。若呼吸系统气阻过大，轻则使储油柜内胶囊袋等部件提前老化，重则引起重瓦斯保护。而对于给定的呼吸系统，其气动特性取决于多个参数，如气路的几何尺寸与走向、硅胶填充量与潮湿程度、环境湿度和负荷波动情况，难以通过解析方法计算气动特性。因此，急需一种能够简单、快速评估判断呼吸系统气动特性的方法，从而对呼吸系统的气路几何尺寸、管路走向结构的设计与吸水硅胶的填装量等提出指导意见。

发明内容

本发明为提供一种变压器呼吸系统气动特性测试平台，该平台能够简单、快速评估判断呼吸系统气动特性。

本发明的又一目的在于提供一种变压器呼吸系统气动特性测试方法。

为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：

一种变压器呼吸系统气动特性测试平台，包括油箱、绝缘油、加热装置、模拟负载电源、电子油位计、储油柜、恒湿箱、呼吸器、第一湿度控制器、第二湿度控制器、管道湿度计、箱内湿度计、终端机、油管和气管；储油柜与油箱通过油管相连，呼吸器与储油柜通过气管相连，实现绝缘油在加热装置的加热下气压的平衡；加热装置与模拟负载电源相连，在终端机的控制下对绝缘油进行不同负载系数的加热；电子油位计安装于储油柜侧面，与终端机连接，实现储油柜油位的实时监测；第一湿度控制器和第二湿度控制器安装于恒湿箱底部，箱内湿度计安装于恒湿箱侧壁并与终端机相连，三者共同用于实现恒湿箱内的湿度调节与稳定；管道湿度计安装在气管内部，与终端机连接，实现呼吸器呼吸气流的湿度监测。

一种变压器呼吸系统气动特性测试方法，包括以下步骤：

S1：获取呼吸系统油位稳定时间；

S2：获取油位稳定时间时的呼吸时间指数；

S3：确定呼吸系统气动特性评估因子R_est；

S4：评估变压器呼吸系统气动特性。

进一步地，所述步骤S1的具体过程是：

1)、设置恒湿箱(7)的相对湿度为H₁(％)，开启模拟负载电源(4)，得到负载系数为0.5、1.0、1.5时油位到达稳定的时间，分别记为t_0.5、t_1.0、t_1.5；

2)、增大恒湿箱(7)的相对湿度至H₂(％)，开启模拟负载电源(4)，得到负载系数为0.5、1.0、1.5时油位到达稳定的时间，分别记为t′_0.5、t′_1.0、t′_1.5；

3)、继续增大恒湿箱(7)相对湿度至H₃(％)，开启模拟负载电源(4)，得到负载系数为0.5、1.0、1.5时油位到达稳定的时间，分别记为t″_0.5、t″_1.0、t″_1.5。

进一步地，所述H₁的取值范围是：10＜H₁≤30；所述H₂的取值范围是：40＜H₂≤60；所述H₃的取值范围是：70＜H₃≤90。

进一步地，所述步骤S2的具体过程是：

1)、将t_0.5、t_1.0、t_1.5代入公式(1)，计算相对湿度为H₁时呼吸系统的呼吸时间指数τ_bre,H1：

2)、将t′_0.5、t′_1.0、t′_1.5代入公式(2)，计算相对湿度为H₂时呼吸系统的呼吸时间指数τ_bre,H2：

3)、将t″_0.5、t″_1.0、t″_1.5代入公式(3)，计算相对湿度为H₃时呼吸系统的呼吸时间指数τ_bre,H3：

进一步地，所述步骤S3的具体过程是：

将τ_bre,H1、τ_bre,H2、τ_bre,H3代入公式(4)，计算该呼吸系统的气动特性评估因子R_est：

式中，β为绝缘油的体积膨胀率，R_H为呼吸器等效吸水量，其中，R_H为8400mL。

进一步地，所述步骤S4的具体过程是：

评估变压器呼吸系统气动特性，若0＜R_est≤1，则说明该呼吸系统的气动特性良好，若R_est＞1，则说明该呼吸系统气动特性需进行改进。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明通过搭建变压器呼吸系统气动特性测试平台；通过该平台获取呼吸系统油位稳定时间，获取油位稳定时间时的呼吸时间指数，确定呼吸系统气动特性评估因子，最后评估变压器呼吸系统气动特性。本发明利用该呼吸系统气动特性评估方法，可快捷判断给定呼吸系统气动特性的优劣，提高变压器运行的安全性与经济性。

附图说明

图1为本发明系统结构图；

图2为本发明方法流程图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

如图1所示，一种变压器呼吸系统气动特性测试平台，包括油箱1、绝缘油2、加热装置3、模拟负载电源4、电子油位计5、储油柜6、恒湿箱7、呼吸器8、第一湿度控制器9、第二湿度控制器10、管道湿度计11、箱内湿度计12、终端机13、油管14和气管15；储油柜6与油箱1通过油管14相连，呼吸器8与储油柜6通过气管15相连，实现绝缘油2在加热装置3的加热下气压的平衡；加热装置3与模拟负载电源4相连，在终端机13的控制下对绝缘油2进行不同负载系数的加热；电子油位计5安装于储油柜6侧面，与终端机13连接，实现储油柜油位的实时监测；第一湿度控制器9和第二湿度控制器10安装于恒湿箱底部，箱内湿度计12安装于恒湿箱7侧壁并与终端机相连，三者共同用于实现恒湿箱7内的湿度调节与稳定；管道湿度计11安装在气管15内部，与终端机13连接，实现呼吸器8呼吸气流的湿度监测。

实施例2

如图2所示，一种变压器呼吸系统气动特性测试方法，包括以下步骤：

S1：获取呼吸系统油位稳定时间；

S2：获取油位稳定时间时的呼吸时间指数；

S3：确定呼吸系统气动特性评估因子R_est；

S4：评估变压器呼吸系统气动特性。

步骤S1的具体过程是：

1)、设置恒湿箱(7)的相对湿度为H₁(％)，10＜H₁≤30，开启模拟负载电源(4)，得到负载系数为0.5、1.0、1.5时油位到达稳定的时间，分别记为t_0.5、t_1.0、t_1.5；

2)、增大恒湿箱(7)的相对湿度至H₂(％)，40＜H₂≤60，开启模拟负载电源(4)，得到负载系数为0.5、1.0、1.5时油位到达稳定的时间，分别记为t′_0.5、t′_1.0、t′_1.5；

3)、继续增大恒湿箱(7)相对湿度至H₃(％)，70＜H₃≤90，开启模拟负载电源(4)，得到负载系数为0.5、1.0、1.5时油位到达稳定的时间，分别记为t″_0.5、t″_1.0、t″_1.5。

步骤S2的具体过程是：

1)、将t_0.5、t_1.0、t_1.5代入公式(1)，计算相对湿度为H₁时呼吸系统的呼吸时间指数τ_bre,H1：

2)、将t′_0.5、t′_1.0、t′_1.5代入公式(2)，计算相对湿度为H₂时呼吸系统的呼吸时间指数τ_bre,H2：

3)、将t″_0.5、t″_1.0、t″_1.5代入公式(3)，计算相对湿度为H₃时呼吸系统的呼吸时间指数τ_bre,H3：

步骤S3的具体过程是：

将τ_bre,H1、τ_bre,H2、τ_bre,H3代入公式(4)，计算该呼吸系统的气动特性评估因子R_est：

式中，β为绝缘油的体积膨胀率，R_H为呼吸器等效吸水量，R_H为8400mL。

步骤S4的具体过程是：

评估变压器呼吸系统气动特性，若0＜R_est≤1，则说明该呼吸系统的气动特性良好，若R_est＞1，则说明该呼吸系统气动特性需进行改进。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种变压器呼吸系统气动特性测试平台，其特征在于，包括油箱(1)、绝缘油(2)、加热装置(3)、模拟负载电源(4)、电子油位计(5)、储油柜(6)、恒湿箱(7)、呼吸器(8)、第一湿度控制器(9)、第二湿度控制器(10)、管道湿度计(11)、箱内湿度计(12)、终端机(13)、油管(14)和气管(15)；储油柜(6)与油箱(1)通过油管(14)相连，呼吸器(8)与储油柜(6)通过气管(15)相连，实现绝缘油(2)在加热装置(3)的加热下气压的平衡；加热装置(3)与模拟负载电源(4)相连，在终端机(13)的控制下对绝缘油(2)进行不同负载系数的加热；电子油位计(5)安装于储油柜(6)侧面，与终端机(13)连接，实现储油柜油位的实时监测；第一湿度控制器(9)和第二湿度控制器(10)安装于恒湿箱底部，箱内湿度计(12)安装于恒湿箱(7)侧壁并与终端机相连，三者共同用于实现恒湿箱(7)内的湿度调节与稳定；管道湿度计(11)安装在气管(15)内部，与终端机(13)连接，实现呼吸器(8)呼吸气流的湿度监测。

2.一种变压器呼吸系统气动特性测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取呼吸系统油位稳定时间；

S2：获取油位稳定时间时的呼吸时间指数；

S3：确定呼吸系统气动特性评估因子R_est；

S4：评估变压器呼吸系统气动特性；

所述步骤S1的具体过程是：

1)、设置恒湿箱(7)的相对湿度为H₁(％)，开启模拟负载电源(4)，得到负载系数为0.5、1.0、1.5时油位到达稳定的时间，分别记为t_0.5、t_1.0、t_1.5；

2)、增大恒湿箱(7)的相对湿度至H₂(％)，开启模拟负载电源(4)，得到负载系数为0.5、1.0、1.5时油位到达稳定的时间，分别记为t′_0.5、t′_1.0、t′_1.5；

3)、继续增大恒湿箱(7)相对湿度至H₃(％)，开启模拟负载电源(4)，得到负载系数为0.5、1.0、1.5时油位到达稳定的时间，分别记为t″_0.5、t″_1.0、t″_1.5；

所述步骤S2的具体过程是：

1)、将t_0.5、t_1.0、t_1.5代入公式(1)，计算相对湿度为H₁时呼吸系统的呼吸时间指数τ_bre,H1：

2)、将t′_0.5、t′_1.0、t′_1.5代入公式(2)，计算相对湿度为H₂时呼吸系统的呼吸时间指数τ_bre,H2：

3)、将t″_0.5、t″_1.0、t″_1.5代入公式(3)，计算相对湿度为H₃时呼吸系统的呼吸时间指数τ_bre,H3：

所述步骤S3的具体过程是：

将τ_bre,H1、τ_bre,H2、τ_bre,H3代入公式(4)，计算该呼吸系统的气动特性评估因子R_est：

式中，β为绝缘油的体积膨胀率，R_H为呼吸器等效吸水量；

所述步骤S4的具体过程是：

评估变压器呼吸系统气动特性，若0＜R_est≤1，则说明该呼吸系统的气动特性良好，若R_est＞1，则说明该呼吸系统气动特性需进行改进。

3.根据权利要求2所述的变压器呼吸系统气动特性测试方法，其特征在于，所述H₁的取值范围是：10＜H₁≤30。

4.根据权利要求3所述的变压器呼吸系统气动特性测试方法，其特征在于，所述H₂的取值范围是：40＜H₂≤60。

5.根据权利要求4所述的变压器呼吸系统气动特性测试方法，其特征在于，所述H₃的取值范围是：70＜H₃≤90。

6.根据权利要求5所述的变压器呼吸系统气动特性测试方法，其特征在于，所述R_H为8400mL。

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